在航空发动机的压气机和民用通风机中都运用到了叶轮机械，通常叶轮机械的设计方法有正问题设计方法和反问题设计方法。这两种方法各有利弊：正问题设计方法对设计人员的经验要求很高，要求设计人员能够很好的把握叶型与流场之间的关系，给出合理的修改量。目的：消除流动分离区、减小流动损失，合理分布激波结构，达到给定的气流转角或压比。设计方法简单、易于实现，但设计过程要耗费大量的时间和研制成本。也可以在叶型数据库中选用标准叶型，例如C4叶型、NACA叶型等；第二种反问题设计方法也存在一些缺陷，给定叶片的表面压力分布或者速度分布，通过反问题计算得到叶片表面的坐标点，比如初始的时候很难给出一个比较合适的叶片表面压力分布或速度分布，还可能经过验算叶轮设计点和非设计点性能不佳。随着CFD技术的快速发展和优化控制理论的成熟，将优化控制技术与流场正问题计算相结合，由数学运算过程代替设计人员经验,控制设计参数修改方向，使设计过程更精确、严密，提高设计效率。针对现代高负荷超音、跨音转子设计需要，本文将优化控制理论与流场正问题计算相结合，自主开发了一套通用的风扇/压气机优化设计软件。本文主要在以下几个方面进行了研究：研究了遗传算法，并对其进行了改进；研究了局域网内的数据通讯，实现了在计算机群上的大规模计算；研究了多目标的气动优化设计；研究了叶片的参数化方法，并用其实现对压气机的自动优化设计。本文用C++和Fortran编制了大量的程序实现上述模块功能，并经过大量的算例测试验证了本文开发的软件可行性和有效性。本文具体进行了下列研究工作：(1)对遗传算法进行了细致的研究，并进行了大量的测试算例。应用实数编码、非均匀交叉和非均匀变异算子，将多种群技术和变空间搜索与遗传算法相结合，较大幅度提高了遗传算法的寻优效率和全局搜索能力。(2)对局域网内的数据通信进行了详细的研究，采用基于消息的数据传输方式，实现在计算机节点间数据的不漏发、不错发、不重发。将数据通信与多线程技术相结合，实现在计算机群上并行进行计算，大大的缩短了自动优化设计所耗时间。(3)对二维任意回转面叶型自动优化设计进行了研究，利用自主开发的优化设计软件对两个超音速回转面叶型重新进行了优化设计，优化后叶型设计点得到了大幅度的提高，非设计点性能也有一定程度得到改善。(4)对三维压气机叶片的自动优化设计进行了研究，采用基于修改量叶片参数化方法，应用开发的优化设计软件对37号压气机转子和某风机厂的轴流通风机进行了重新优化设计，优化后两个叶轮的性能都得到了提升。