为节约运营成本,商业船舶经常在经济航速下运行,这种情况废气涡轮增压器与发动机的匹配点往往处于非设计工况点,需要长时间开启效率较低的辅助鼓风机对发动机进行补气,造成船舶电网的负载升高和能源浪费现象。陆上车辆所面临的驾驶情况多变,在城市道路中需要频繁启停,发动机的排气温度和排气量不稳定会导致废气涡轮增压器提供的增压空气量发生变化,出现涡轮迟滞、污染物排放增多以及车辆操纵性下降等现象。电辅助增压器（Electrically Assisted Turbocharger,EAT）作为解决上述问题的有效技术手段,是发动机增压技术的发展方向之一。然而,对于目前能够实际应用的非同轴式EAT设备,其压气机转子多直接采用现有的废气涡轮压气机转子,而未针对EAT设备的工作特点对压气机转子进行专门设计及优化。相比于废气涡轮增压器常用的离心式压气机转子,轴流式压气机转子所具有流量和效率高、压比适中等特点,更适合于由电机直接驱动的EAT设备。首先,基于自主设计的轴流式EAT压气机转子（原型EAT转子）,本文详细研究了其在设计转速和不同转速下的工作特性和转子内部流场结构的变化规律,分析了设计转速下原型EAT转子的气动特征,近失速工况下二次泄漏造成出口流动堵塞引起流动失稳的原因,以及叶根倒角工艺对EAT转子性能的影响。进而,为挖掘原型EAT转子的潜力,通过采用压气机现代设计技术,包括叶尖小翼技术、弯掠叶片技术和轴对称端壁造型技术,来改善该转子的流场结构和提升其工作性能。针对EAT转子处在发动机进气管路这一工作环境,其出口背压处于周期性变化的特点,通过采用能够有效控制间隙流动的压气机叶尖小翼设计技术,对原型EAT转子进行了优化设计。为解决稳定工作裕度样本值获得成本高,样本库构建困难的问题,搭建了由支持向量回归为代理模型、遗传算法为优化算法的压气机叶尖小翼优化设计平台。同时,对比了支持向量回归与人工神经网络分别代理模型在叶尖小翼优化设计问题中的优化效果。研究表明:叶尖小翼形状为部分压力面小翼的结构形式时,EAT转子的稳定工作裕度上升了1.69%。在叶尖小翼优化设计中,支持向量回归代理模型的能够取得较好的优化效果。为调整叶片表面压力梯度和控制附面层流动,采用弯掠叶片技术对原型EAT转子的子午向积叠线和切向积叠线进行了优化设计。研究表明:叶片前掠的设计可以提高进口处叶尖的进口轴向速度,降低叶尖处的来流冲角;叶片正弯的设计可以降低叶尖和叶根的气动负荷,提高端壁区域的流动效率。在使用带精英保留策略的多目标优化算法对设计流量点的性能进行优化后,获得的优化叶片积叠线具有叶身正弯、叶尖和叶根前掠的几何特征,采用这样的优化设计后,EAT转子的总压比提升了0.14%,等熵效率提升了1.2%。为调整EAT转子端壁区域流动,采用轴对称端壁造型技术对原型EAT转子的轮毂型线和机匣型线进行了优化设计。研究表明:轮毂型线的变化会影响轮毂区域的叶片表面负荷分布以及轮毂段的气流速度,机匣型线的变化会影响叶尖泄漏流动和尾缘分离的轴向运动速度。使用优化算法得到了端壁型线具有凸型轮毂和凹型机匣的几何特征,显著地提高了EAT转子的性能。最后,将采用压气机叶尖小翼技术、弯掠叶片技术以及轴对称端壁造型技术所获得的最佳优化方案在轴流式EAT转子中进行复合研究,获得了复合造型的EAT转子。深入研究了设计转速下复合造型EAT转子的工作特性和流场结构,分析了不同造型技术在气动参数分布上的作用规律,给出了复合造型EAT转子对间隙尺寸变化的敏感性。研究表明:不同造型技术在气动参数分布上的作用表现为叠加作用,复合造型EAT转子的最高效率点流量相比于原型EAT转子提升了10.08%,最高效率提升了0.3%。EAT转子的复合造型降低了叶尖泄漏流量占总流量的比例,稳定了叶尖泄漏流动和尾缘角区分离的动量关系,降低了EAT转子对间隙变化的敏感度。