航空发动机的发展是国家工业水平的体现,压气机是航空发动机的一个重要组成部分,先进的压气机叶片是压气机技术的关键。它能有效的提高压气机的功能转换的效率,增加发动机的推力。在压气机叶片的设计中,各个学科设计目标相互制约,学科间耦合因素复杂,是一个典型的多学科设计问题。多学科设计优化是从系统的角度考虑学科间的相互影响,用合理的方式组织和协调各个子学科的关系,集成各子学科最先进的分析技术手段,获得最优化的设计的方法论。多学科设计优化是复杂机械系统设计的先进技术,对其进行工程应用是研究热点。本文将多学科设计优化方法运用到压气机叶片的设计中,考虑气动和强度学科的相互影响,构建多学科设计优化平台,进行压气机叶片的多学科设计优化,期望获得性能更好的叶片,也期望能缩短压气机叶片的设计周期。本文以压气机叶片的多学科设计优化为课题,主要研究内容可以归为以下几个方面:第一、了解国内和国外的专家在压气机叶片多学科设计优化领域的新观点、新技术、新方法,充分借鉴国内和国外的先进的压气机叶片多学科设计优化体系,完成从对压气机叶片进行多学科系统建模,多学科设计优化方法的合理选择,分析其气动和强度学科间的耦合关系的处理方法,到构建整个压气机叶片多学科设计优化的技术路线的工作。第二、针对Rotor37压气机叶片,运用基于修改量的参数化建模思想,建立压气机叶片的基于三次B样条曲线的参数化模型。分别对三个位置的叶型截面进行参数化,很好的还原了原始叶片的形状。该参数化模型能有效的提供优化过程当中的设计变量,完成优化过程中叶片几何形状自动生成的任务。第三、应用各学科先进的分析手段对参数化的压气机叶片进行气动学科和强度学科分析。气动学科分析是利用商用软件NUMECA对压气机叶片进行三维的流场模拟仿真。获得叶片在设计工况下的绝热等熵效率,与实验数据进行比较,并给出叶片详实的三维流动分布图。强度学科分析是利用商用软件CONCEPTS NREC对压气机叶片进行强度仿真,并给出考虑气动载荷对叶片变形的影响和不考虑气动载荷对叶片的影响两种情况,给出叶片的变形和应力分布图。第四、根据本文所确立的压气机叶片的多学科优化设计技术路线,利用优化设计的理论建立Rotor37叶片的优化数学模型。对本文形成的基于流固单向耦合的压气机叶片的多学科设计优化问题选择目前流行的多岛遗传算法进行求解。对优化结果进行气动学科分析和强度学科的分析。通过对这次优化计算结果的分析,为多学科设计优化的工程应用提供参考。