三维内转式进气道性能的优劣基本取决于其基准流场,而想要提高基准流场的性能,可以从以下两个方面入手:一是对基准流场进行优化设计,在设计空间内找到最优解,二是开发性能更优的新型基准流场。基于以上指导思想,本文首先在第一章中论述了现有基准流场和其优化设计的基本概况,然后在第二章中通过理论分析明确了基准流场的设计指标选取原则,接着在第三章中根据相应的设计指标对给定壁面压力分布的基准流场进行了优化设计,并在第四章中介绍了给定壁面流动角分布的新型基准流场,也同样对其进行了详细的分析和优化,最后基于前面几章的研究工作在第五章中介绍了开发集成的一套较全面的高超声速进气道设计软件,并在第六章中对本文的研究工作进行了总结和展望。在全部六章内容中,核心内容为第二到第五章,下面依次对其进行详细介绍。首先在第二章中对基准流场构建了一维定常可压缩管流快速分析模型,基于常用的空气动力学基本原理,通过公式推导揭示了基准流场性能参数之间的函数关系,并用函数图的形式给出了直观的表达,以便于基准流场设计指标的合理选取;然后结合激波分配理论推导出了流场长度L及基准流场内压段入口马赫数Mi与内收缩比CRI之间的相互关系,指出了最优的激波分配方案应为等激波强度分配;最后再引入自起动公式找出了既符合给定条件又能自起动的基准流场内收缩比CRI和内压段入口马赫数Mi的计算方法。接着在第三章中对给定壁面压力分布的基准流场进行了研究,通过对压力分布函数进行参数化分析得到了其对性能参数的影响规律,再依次分析了前缘压缩角、中心体半径、来流马赫数等影响因素对该类基准流场性能参数的影响规律,并针对不同来流马赫数条件下的基准流场,都采用第二章推导出的设计指标运用多目标遗传算法进行了优化设计,得到了不同内收缩比约束条件下的Pareto最优前沿,并拟合出相应的公式和得到对应的关系图,对三维内转式进气道的设计提供一定的参考。其次在第四章中提出了一种给定壁面流动角分布的新型基准流场,采用与第三章相同的研究手段,先研究了壁面流动角的不同分布规律对基准流场的影响,接着同样依次分析了前缘压缩角、中心体半径、来流马赫数对基准流场性能参数的影响规律,并对其进行了灵敏度分析和优化设计。最后在第五章中运用计算机编程技术结合第三和第四章通过特征线法(MOC)编写的各类基准流场的解算程序,开发集成了一个高超声速进气道软件设计平台,为工程单位进一步开展进气道设计工作提供手段,对高超声速进气道的设计具有一定意义。