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采用基于雷诺平均N-S方程的全三维流场模拟程序和基于多目标遗传算法的数值优化程序，对跨音压气机转子NASA Rotor37进行了优化设计。对所开发的三维N-S方程求解程序进行了实验验证，完善了多目标遗传算法与响应面方法相结合的具有全局寻优能力的优化程序，以总压比和绝热效率最大为设计目标，应用该优化方法对NASA Rotor37进行考虑中弧线和厚度分布的多目标气动优化设计。结果表明：在满足流量约束的条件下，绝热效率提高了0.7％，总压比提高了0.66％，并且优化设计时间大幅减小。