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建立了高超声速低温（HYLTE）喷管的响应面模型，样本点设计矩阵采用正交试验设计法构造，样本数据通过3维粘性NS方程计算喷管光腔耦合段的多组分混合流场获得。基于HYLTE喷管响应面模型，对喷管进行了多目标优化，定义了综合性能参数。优化后喷管混合性能显著改善，综合性能明显提高。计算表明，基于响应面模型的优化策略，能够满足喷管优化对计算精度和计算量的要求。运用多学科设计优化软件框架iSIGHT作为建模和优化的辅助工具，提高了优化设计的实现效率。