بهینه سازی در حل مسائل پیچیده و واقعی مهندسی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است، این بهینه سازی به طور معمول می تواند با استفاده از قیود نامساوی یک تابع با چندین متغیر را مینیمم یا ماکزیمم سازد. به طور کلی فرآیند بهینه سازی به صورت پیدا کردن یک مجموعه از مقادیر برای یک بردار طراحی تعریف می گردد، که منجر به پیدا شدن یک مقدار بهینه از یک تابع هدف می شود. در مسائل بهینه سازی چند هدفه، چندین تابع هدف وجود دارد که باید به صورت گروهی و همزمان بهینه گردند. در هواپیماهای جنگنده برای داشتن سرعتهای مافوق صوت، بایستی بر یک نیروی درگ شدید که در نزدیکی سرعت صوت اتفاق می افتد غلبه کرد. یک روش ساده برای فراهم نمودن نیروی رانش مورد نیاز برای غلبه بر این نیروی درگ، اضافه نمودن یک پس سوز به هسته موتور توربوجت می باشد. در توربوجت های معمولی هنگامی که گازهای خروجی از موتور خارج می شود، هنوز مقداری اکسیژن و سوخت مصرف نشده وجود دارد که در قسمت پس سوز با مشتعل ساختن دوباره این گازها و افزودن مقداری سوخت اضافه به آن، نیروی رانش را به طور قابل توجهی افزایش می دهند. مزیت استفاده از پس سوز افزایش نیروی رانش و عیب آن نیز مصرف بالای سوخت می-باشد، که این امر موجب استفاده کوتاه مدت از این وسیله در موتور توربوجت شده است. اصطلاحا گفته می شود، زمانی که پس سوز روشن است موتور در حالت تر و زمانی که خاموش است در حالت خشک کار می کند. در اینجا بهینه سازی ترمودینامیکی موتورهای توربوجت با پس سوز، با استفاده از الگوریتم ژنتیک چند هدفه و بر اساس مرتب سازی غیر برتر انجام شده است. نیروی جلوبرنده ویژه، مصرف ویژه سوخت، بازده حرارتی و بازده رانشی به عنوان توابع هدف و عدد ماخ، نسبت فشار کمپرسور، دمای ورودی توربین و دمای خروجی پس سوز نیز به عنوان متغیرهای طراحی در نظر گرفته شده اند. از الگوریتم فوق ابتدا برای بهینه سازی ترکیب های دوتایی از این توابع هدف و سپس برای بهینه سازی چهار تابع هدف همزمان استفاده گردیده است. نتایج نشان می دهد که جوابهایی که در حالت دو هدفی بدست می آیند، مرز جوابهای حاصل از بهینه سازی چهار هدفی می باشند، بنابراین بهینه سازی چهار هدفی، جوابهای بهینه ترمودینامیکی گسترده تری را از موتور توربوجت با پس سوز در اختیار طراح قرار می دهد.

دراین رساله عملکرد موتورهای توربوفن از نظر ترمودینامیکی درشرایط خارج از نقطه طراحی بررسی می گردد. این بررسی شامل مقایسه نمودارهای عملکردی موتورهای توربوفن با نسبت کنارگذر بالا و پایین با یکدیگر نیز می باشد. در مدل ترمودینامیکی موتور توربوفن، از روش شبیه سازی مونت کارلو جهت بررسی تاثیر نامعینی های موجود در پارامترهای ورودی ثابت، از قبیل راندمان اتاق احتراق و ارزش حرارتی سوخت، بر روی عملکرد موتور استفاده گردید و نشان داده شد که این نامعینی ها فقط بر روی تابع مصرف ویژه سوخت موثر هستند. عملکرد موتور در شرایط مختلف پروازی از جمله درسرعتها و ارتفاعهای پروازی مختلف، مورد تحلیل قرار گرفته و با استفاده از بهینه سازی چند هدفیِ الگوریتم ژنتیک، متغیر های ورودی به گونه ای تعیین شدند که به ازای آن، توابع هدف موتور، از قبیل نیروی رانش، مصرف ویژه سوخت، راندمان های رانش و حرارتی به طور همزمان در بهترین شرایط عملکردی خود باشند. عمل بهینه سازی با دو وبیش از دو تابع هدف انجام گرفته و نتایج با یکدیگر مقایسه شدند. در بهینه سازی با دو تابع هدف، توابع هدف تعیین شده، به چند دسته دوتایی تقسیم می شوند و منحنی پرتو هر یک رسم می گردد. هر یک از منحنی های پرتو نشان دهنده بهترین نقاط طراحی برای توابع هدف موردنظر است. نقاط ارائه شده نسبت به یکدیگر غیربرترند اما بر هر نقطه دیگری برتری دارند. انتخاب هر یک از این نقاط به عنوان نقطه طراحی به عهده طراح بوده و بستگی به نیاز مساله دارد. در بهینه سازی با چهار تابع هدف تمام توابع هدف موتور توربوفن در سه بخش مختلف وبه صورت همزمان بهینه گردیدند .در بخش اول سرعت و ارتفاع پروازی بهینه برای تمام توابع هدف بدست آمد. در بخش دوم در سرعت پروازی ثابت، ارتفاع پروازی بهینه و در بخش سوم در ارتفاع پروازی ثابت،سرعت پروازی بهینه ای که در آن تمام توابع هدف در بهترین شرایط عملکرد خود باشند بدست آمد. سپس طراحی ترمودینامیکی بهینه موتور توربوفن در جهت یافتن پارامترهای بهینه مستقل ورودی که شامل نسبت فشار کمپرسورکم فشار، نسبت فشار کمپرسورپرفشار، نسبت فشارفن ونسبت کنار گذر می باشد، انجام گرفت. در بهینه سازی از روش تصحیح شده nsgaii (non-dominated sorting genetic algorithm ii) استفاده می گردد. در حالت بهینه سازی با بیش از دو تابع هدف امکان ارایه نتیجه به صورت نمودار وجود ندارد و نتایج به دست آمده در جدول هایی درج می گردد.