随着舰载机发动机性能的不断提高,偏流板承受的热冲击也不断加剧。目前,采用海水冷却的方式降低受热冲击的板面温度,同时会引起严重的腐蚀问题。采用空气冷却的方式可以有效避免腐蚀问题,但其冷却效率远低于海水冷却。为了解决这一问题,除了发展偏流板的新型复合材料,还可以优化其冷却结构,提高综合换热性能。本文针对采用空冷方式的偏流板冷却结构,设计了两种不同的冷却方案,分别建立计算流体力学(CFD)模型,对冷却结构内部的流体流动与换热特性进行了数值计算,研究了不同冷却空气入口对换热性能的影响。在冷却空气流量固定的条件下,对入口角度进行了单因素优选,分析了入口角度对内部流场、温度场分布的影响。搭建了冷却结构的试验平台,对其换热性能进行了试验研究。通过对比分析试验数据与仿真结果,发现二者的温度变化趋势相似,且数值偏差在20%以内,验证了数值计算模型的正确性。在此基础之上,利用Isight多学科多目标优化软件,建立了集成Solid Works、ICEM-CFD和Fluent的自动化仿真计算平台。以冷却结构的综合换热性能(偏流板温度、支撑板温度和冷却空气出口温度)为目标函数,以冷却空气的入口角度、流速、出口宽度和支撑框架高度为设计变量,利用正交试验法进行了试验设计,研究各设计变量对目标函数的影响,发现入口角度、流速对换热性能的影响更大。在各设计变量取值有实际工程意义的约束条件下,建立了多目标优化模型,并利用遗传算法对冷却结构进行了优化。研究结果表明,优化后的冷却结构与原始方案相比,偏流板温度下降7.1%、冷却空气出口温度下降14.7%、支撑板温度下降4.9%、内部空气域温度下降了49.4%。冷却结构的换热性能有了显著提高,取得了较为理想的优化结果。