高效率一直是多级轴流风扇所追求的目标,对于高负荷跨音风扇转子,由于叶尖进口马赫数高,激波强度大,设计难度大,采用自动优化的方法能够大大减小对设计者专业知识和经验的依赖,对于多级风扇,网格量大,计算时间长,由于遗传算法将产生若干个个体,都将进行流场计算,将大大增加优化所耗时间。本文探索考虑相邻叶片排影响的单排叶片优化方法、兼顾级环境匹配特性,提高现有两级风扇效率;本文研究另一主要内容就是参照该两级风扇第一级转子性能指标,自行进行气动设计,以验证设计软件平台并进一步提高该转子性能。本文首先对现有两级风扇进行了全流场特性计算,并探索了三种边界条件设置方案单转子流场计算方法。通过对设计点流场计算得知,方案三与两级环境下单转子性能最为接近,并通过对设计点叶片通道内流场对比,两者基本吻合。然后运用课题组现有的基于并行遗传算法的三维叶片优化软件,采用方案三对该转子进行三维优化,优化目标为保证流量和压比不变,提高其效率。优化后的单转子叶片在设计点效率提升近一个百分点,最后将优化后的转子叶片放入两级环境中计算得知,结果表明:与原始两级风扇相比,采用优化转子的两级风扇在设计点效率也提高0.5个百分点以上,裕度近于相同,达到了预期的效果。参照上述转子性能指标,对该跨音风扇转子进行自行设计,包括初始叶片设计和三维叶片优化。采用课题组现有的设计软件,进行通流设计,并分别设计出10%、50%、90%叶高的二维叶型。由于高跨音风扇转子叶片叶尖处进口马赫数高,运用超音叶型设计方法,设计出两个90%叶高叶型,即S型预压缩和C型超音叶型。结果表明:采用S型叶型可以有效地降低激波前马赫数值,降低激波损失,并有效控制波后附面层分离。将10%和50%叶高叶型分别与两个90%超音叶型径向积叠成两个三维叶片。最后运用课题组三维优化软件,分别对两个叶片进行三维优化。经过优化,叶片A效率提高2个百分点以上,叶片B提升近一个百分点,流量和压比更接近设计值。