本申请公开了一种多级轴流膨胀机的多学科优化设计方法、装置及设备，涉及膨胀机设计技术领域，其中方法包括：首先根据逆向拟合求解的设计参数，对多级轴流膨胀机进行正向建模，得到目标模型；然后为网格划分后的流体区域模型和固体区域模型定义相应的边界条件，并利用CFD模块，对流体区域模型进行计算，以及利用包含强度、动态特性等的多学科计算模块，对固体区域模型进行多学科计算；最后根据CFD计算结果和多学科计算结果的多个目标函数，使用遗传算法对多级轴流膨胀机中的两级叶栅进行多目标优化，得到叶片正弯反弯耦合规则及叶型沿叶高分布的优化信息。本申请可有效进行多级轴流膨胀机的多学科优化设计。