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以混流式水轮发电机组主轴系统为研究对象，用有限单元法建立系统的非线性全局耦合动态方程，并在此动态方程的基础上，运用模糊优化理论，建立以主轴系统动态性能为目标函数、以主轴系统的结构参数为设计变量、具有模糊约束的优化设计数学模型，给出求解此模型的方法，并通过实例对其进行仿真。仿真结果表明：所采用的模糊优化方法体现了主轴系统约束条件的模糊性，比较符合机组设计的实际情况，为进一步研究混流式水轮发电机组的多目标优化设计提供参考。