在航空航天技术高速发展的背景下,对航空飞行器的推力矢量装置的性能要求日益增加。由于传统机械式推力矢量装置自身存在较大的缺点而无法满足发展的需求,推力矢量技术的研究重心开始逐渐转向激波矢量控制技术。激波矢量控制技术作为气动射流技术的一种,可以实现大的矢量偏转角,并开始成为推力矢量技术研究的新方向。基于激波原理与拉瓦尔管原理,使用Gambit软件构建一种垂直式二次流道结构的推力矢量喷管,通过具有二次激波的二次流与主流之间的相互作用,生成推力矢量角δp。喷管的二次流道由前真空室、二次流室和后真空室三部分构成。使用Fluent的耦合求解器对喷管进行数值仿真,分析二次流道的构型二次流室与喷管出口距离e、对二次流室楔角δ1、二次流室斜壁面偏转角γ、前真空室宽度w1和喷管工况NPR、SPR对推力矢量角δp的影响规律。最后使用Isight软件对喷管二次流道进行结构优化设计,优化中使用超拉丁立方设计实验方法,响应面方法建模,对二次流室与喷管出口距离e、二次流室楔角δ1、二次流室斜壁面偏转角γ和前真空室宽度w1和四个设计参数寻找最优解。采用多岛遗传算法、模拟退火法两种优化方法共同寻找最优解。采用两种寻优方法寻找最优解后,根据最优解得出的结构参数重新使用Gambit构建模型并使用Fluent模拟仿真,得出两种优化后的推力矢量喷管的推力矢量角δp。比较上下壁面压力分布图、速度矢量图和涡流云图,分析优化后的性能,并对两种优化方法优化后的推力矢量性能做出比较。