浮壁式火焰筒结构可以有效改善火焰筒壁温分布和提高冷却效果，是未来燃烧室冷却的主要结构形式。目前国内外对浮壁式火焰筒瓦块结构的壁温和结构优化设计研究还未见报导。本文针对冲击-发散冷却形式的典型浮壁式火焰筒浮动瓦块结构，开展了浮动壁壁温分布优化和浮动瓦块结构优化等研究，主要研究工作包括：（1）提出并建立了浮动瓦块的三维参数化建模方法。通过提取浮动瓦块的建模参数，并根据冲击孔、气膜孔、扰流柱在瓦块上排布，按照其阵列规律在瓦块有效面积上以最大数量排布的原则，分别建立冲击孔、气膜孔、扰流柱的数量和位置与其尺寸参数、冲击孔间距、瓦块尺寸参数之间的关系。基于ANSYS软件平台，开发了浮动瓦块的三维参数化自动建模程序，可以对冲击孔-气膜孔-扰流柱阵列为1:3:0、1:3:4和1:3:12三种冷却形式的平板、环形和环形带外套三种结构类型的9种浮动瓦块结构进行自动建模。本文对9种浮动瓦块结构的结构建模和有限元分析算例，验证了本文浮动瓦块结构建模方法的合理性。（2）开展浮动瓦块结构的结构优化方法研究，提出并建立了室温和高温（热-结构耦合）条件下浮动瓦块结构优化分析模型和优化方法。提出了首先采用精英保留自适应遗传算法，对浮动瓦块中螺栓杆的位置变量进行连续变量优化，然后采用“穷举搜索法”，对螺栓杆直径和瓦块厚度进行离散变量优化的递进式优化策略。基于浮动壁壁温优化分析结果，针对冲击孔-气膜孔排列为1:3的平板、环形和环形带外套三种瓦块结构进行了优化算例分析，验证了本文优化方法的适用性。（3）针对冲击-发散冷却形式的浮动瓦块结构，研究了浮动壁壁温的数值仿真技术。该技术采用UG建模软件和ICEMCFD网格划分软件建立浮动壁壁温计算模型，基于FLUENT软件，采用热-流耦合整场求解方法计算得到浮动壁壁温分布，并通过建立和调用相应库文件的方式实现浮动壁网格模型的自动划分和壁温的自动仿真计算。浮动壁壁温的数值仿真结果与换热试验结果的对比最大误差为4.6%，验证了本文浮动壁壁温数值分析模型和计算方法的有效性。（4）开展浮动壁壁温分布的优化方法研究，提出并建立了浮动壁壁温分布优化分析模型和“神经网络-遗传算法”优化分析方法。优化过程中首先利用均匀试验设计思想获得浮动壁结构的样本，建立浮动壁冲击高度H、冲击孔间距Si、冲击孔直径Di、气膜孔直径Dd、气膜孔与壁面角度α等5个优化变量到浮动壁壁温的BP网络仿真模型，得到优化变量与当量温度Tss之间可靠的映射关系；然后基于该映射关系，使用精英保留自适应遗传算法对浮动壁壁温进行优化。浮动壁壁温优化算例分析表明本文建立的优化分析模型和优化分析方法是可行的。（5）开展浮动瓦块结构的热-结构耦合结构强度分析方法研究。基于浮动壁壁温的数值仿真结果，采用温度计算网格临近节点温度插值法，实现浮动壁壁温仿真与瓦块结构有限元分析间的壁温数值传递，并利用热-结构间接耦合的有限元分析技术，建立了浮动瓦块结构的热-结构耦合分析方法。算例分析表明本文建立的热-结构耦合分析方法是合理的。（6）提出并建立了瓦块结构的热-流-结构耦合优化分析模型和优化分析方法。优化过程采用嵌套式优化策略，即分为内外两层优化，内层针对每一组冷却结构特征尺寸变量的取值，采用精英保留自适应遗传算法对瓦块螺栓杆位置变量进行优化；外层采用精英保留自适应遗传算法对瓦块的冷却结构特征尺寸变量进行优化；并采用“神经网络-遗传算法”方法提高优化计算效率。优化算例分析表明，浮动瓦块的热-流-结构耦合优化结果和壁温、结构递进优化结果是一致的，优化结果令人满意。