随着人类工业体系的发展,工业设备的复杂程度也随之增大,以往针对简单结构部件精细模型的优化设计方法变得难以实现。为此,需要引入替代模型来简化优化设计过程。本文针对新型燃气轮机的部件优化设计问题,探讨了基于Kriging替代模型的优化方法,研究了提高替代模型精度的更新方法,提出了基于一次拟合和序列更新拟合Kriging替代模型的自动化优化流程,并应用于燃气轮机的转子转盘和机匣的几何尺寸优化设计。本论文的主要工作包含以下三个方面：(1)推导和探讨Kriging替代模型的原理、特点,给出了基于一次拟合和序列更新拟合的Kriging替代模型自动化优化流程,并在iSIGHT软件平台上加以实现,用四种标准检验函数对其精度进行了验证；(2)以燃机转子轮盘为研究对象,在转动时易出现应力集中和顶部倾斜等现象,故以转子几何尺寸为优化设计变量,进行轻量化设计。运用基于Kriging模型的自动化优化流程完成优化设计,并在精度和效率两方面,与传统的基于精细模型的优化设计进行了比较,验证了基于Kriging模型的优化设计方法的效率很高且精度合理。(3)在燃机机匣的优化设计中,按结构模型和接触类型的不同,建立了四种模拟机匣在热力耦合作用下椭圆形变的有限元模型,比较分析结果并选定优化模型。再以法兰尺寸和机匣厚度为优化设计变量,进行轻量化和降低椭圆度的两目标优化。此方法具有通用性,能广泛用于各种复杂工程。