汽轮机是火力发电站的重要设备。它的工作原理就跟我们熟悉的小风车一样。在火电厂中，煤燃烧产生的高温高压蒸汽进入汽轮机中，推动叶转动，再带动发电机旋转，从而产生电能。人们把叶片称作是汽轮机的“心脏”。

　　风力发电机、水电站的水轮机、飞机的喷气发动机和地面使用的燃气轮机也是重要的动力设备，它们靠风、水或燃气等流体推动叶片旋转来工作，这些旋转的叶片机通称为叶轮机械。在电力和航空工业部门它们占有很重要的地位。

　　叶轮机械效率高低取决于叶片的形状和它们之间的相互匹配，设计得好的叶片具有很好的流体力学特性，阻力小、效率高。实际的叶片都是三维物体，流体在叶片之间的流动是三维流动，描述这一流动的数理方程非常复杂。在本世纪50年代之前，人们还无法求解这个三维流场。

　　1952年，著名科学家吴仲华提出了叶轮机械的三维流动理论，即著名的“吴氏理论”。他把三维问题分解为相互有关联的两类流面上的二维问题来求解。这一理论为世界所公认并得到广泛应用，使汽轮机、燃气轮机的性能大幅度提高，为现代叶轮机械的发展作出了重大贡献。

　　现在，先进高速的计算机已经可以完整地求解叶片之间复杂的三维粘性流动。汽轮机等叶轮机械设计开始进入全三维时代。科学家和工程师现在可以在三维空间对叶片进行优化，进一步提高了叶轮机械的效率。既弯曲又扭转的三维叶片就是这一技术的典型代表。这种叶片的提出者之一是我国科学家王仲奇院士，近十年来弯扭叶片在国内、外叶轮机械中得到了广泛应用。

　　不言而喻，用全三维技术设计的汽轮机是有很强的技术优势和竞争能力的。

　　我国是一个电力大国，火电总装机容量接近2亿千瓦。而其中大量的汽轮机是按照50、60年代的技术设计的，热力性能差、煤耗高。与发达国家相比，用同样多的煤，国外可以发5度电，我国只能发4度。为此，每年我国要多消耗5000多万吨标准煤，这既是巨大的浪费，又加剧了环境污染。因此，对汽轮机加以改造是非常必要的。

　　从1995年起，北京全三维动力工程公司以中国科学院工程热物理研究所的科研成果为基础，联合北京重型电机厂、哈尔滨汽轮机有限责任公司等大型国有企业，不断进行知识创新和技术创新，开发出具有90年代国际先进水平的汽轮机设计技术，并用于国产20万千瓦等老汽轮机的改造，取得了成功。电厂的煤耗下降5，发电能力增加了10。机组的热力性能由50、60年代的水平一跃达到当代国际先进水平，重新焕发了青春。现已完成十多台机组的改造，每年的直接经济效益在一亿元以上。有人称此举是为汽轮机实施了“换心手术”。