为了满足中国的社会发展的能源需求和发展的低碳化需求,核能作为一种能够取代化石能源的高效清洁能源被我国愈加重视。在核电行业高速发展的今天,我国设计的球床模块式高温气冷堆核电站(High Temperature Reactor-Pebblebed Modules,HTR-PM)作为第四代核反应堆,具有十分优良的安全性和经济性。而高温气冷堆中的主氦风机是保障这些特性的关键装置之一,它的作用是驱动一回路系统中的氦气作为冷却剂进行循环流动来带走反应堆堆芯的热量,以此来保障高温气冷堆的安全。因此,如果能够提高主氦风机在运行时的效率,将使气冷堆的经济性和安全性有所提升。本文使用计算流体力学(CFD)的方法对HTR-PM主氦风机叶轮的气动性能进行研究。通过修改叶轮的结构参数和运行时的转速,使用叶轮总效率、出口压力升、轴功率等性能参数来对叶轮内部流场进行研究,分析总结了主氦风机叶轮参数的改变对风机气动性能的影响。通过使用NSGA-II多目标遗传算法,以主氦风机叶轮所做的有用功和叶轮的损失作为优化目标,将叶轮的叶片出口安装角、叶片数、叶片厚度、叶轮出口直径等结构参数和叶轮的转速这五个参数作为优化变量,对主氦风机的叶轮进行优化设计。然后对其中两组优化结果建模后进行数值模拟计算,结果发现优化后的叶轮使主氦风机的出口静压升和总效率都得到了提高。根据提高效率优先的原则,选择其中一组为最终优化方案。最终优化方案的叶轮结构相较于原型叶轮,其叶片出口安装角增加了4.7°,叶片数量增加了1片,叶片厚度减小了1mm,叶轮出口直径减小28mm,叶轮的转速增加了169rpm。得出的结论是优化后的叶轮使主氦风机的出口静压升平均提高了10.70%,而总效率平均提高了1.20%。