高气动负荷下叶轮机械内部诸如激波、激波-附面层干涉、跨/超音速流、局部和大尺度分离流等典型流动对叶片几何的细微变化较为敏感。对此，采用尽可能多的几何设计参数实施精细设计和优化三维叶片型面形状，能够降低叶轮机械流动损失和进一步挖掘叶轮机械气动性能潜力。常规基于三维流动分析的叶轮机械叶片气动设计在多设计参数时面临难以承受的计算成本。本项目采用计算量较少的伴随方法发展叶轮机械气动优化方法，在多设计参数时能以较低的计算成本实施三维叶片精细化设计。围绕基于伴随方法的梯度计算模型、气动伴随优化一体化方法和内流设计应用探索研究等，先后开展了：基于连续型伴随方法、完全粘性N-S方程、S-A湍流模型和H型结构网格的气动形状精细设计研究；基于离散型伴随方法/第三类伴随方法、完全粘性N-S方程、S-A湍流模型和非结构网格的气动形状精细设计研究；初步探索了连续型、离散型和第三类伴随方法的混合研究，包括混合途径、线性加权系数、伴随方程性质等；基于伴随方法的气动形状精细设计工具开发及面向内流领域的初步应用探索研究等工作。这一过程中，项目团队采用理论推导与分析、数值工具研发、对比分析与验证等途径发展了基于伴随方法的梯度计算模型（包括目标函数、流动方程及其边界条件、伴随方程及其边界条件、梯度计算式等），初步分析了伴随方程定解条件的数学、数值和物理性质，建立了基于多种伴随方法的气动形状优化设计一体化方法（包括几何参数化、网格生成和变形、流场数值求解、伴随场数值求解、梯度计算和优化寻优等），并开发了气动优化设计工具，夯实了面向内流气动形状精细设计的伴随方法基础研究并努力推动其应用于工程设计。 2100433B