随着计算流体力学的迅速发展,设计技术的不断进步,对水力机械的综合性能提出了越来越高的要求,传统的设计方法已满足不了发展的需要,优化设计和三维反问题计算也愈来愈受到重视,逐渐成为主流的转轮设计方法。因此,对遗传算法和三维反问题设计方法进行结合具有很高的实用价值。本文提出了一种结合准三维反问题计算与遗传算法优化的轴流式水轮机转轮优化设计方法。即在对轴流式水轮机转轮叶片进行准三维反问题设计的基础上,以平面叶栅表面边界层中的流动损失最小和翼型气蚀系数最低为目标的小生境遗传算法进一步对转轮叶片进行优化以得到更为理想的转轮叶片。通过对传统方法和本文采用的小生境优化算法结果的对比,由于此方法结合了准三维反问题方法对有厚度叶片计算的准确性,以及小生境遗传算法对解决多目标优化问题全局搜索的准确性,所以能得到比传统方法更为理想的转轮叶片。本文的工作主要包括两方面:首先应用准三维反问题方法设计初始叶片,之后在得到的初始叶片上取出六个等距圆柱断面,其次对各断面进行小生境遗传算法优化设计,再对优化后的断面在CAD软件中造型得到新的优化后的叶片,从而达到叶片优化设计的目的。这两部分的工作都是应用FORTRAN语言编程实现的。最后利用CFD软件对初始叶片和优化后的叶片进行流场分析与对比。本文将该方法应用于ZZ440叶片的优化设计,经过对比优化前后的叶片的性能,最后的计算结果体现了本文应用小生境遗传算法的有效性。