基于重启全局最优化方法和高斯过程模型,以试验段模型区流场指标为目标,对中国空气动力研究与发展中心一座连续式跨声速风洞喷管型面进行优化设计。给出了该连续式跨声速风洞喷管性能试验测试结果,提出了优化问题并验证了CFD计算的有效性。利用拥挤距离来控制重启局部优化算法的位置,实现更高效的重启全局最优化算法;利用高斯过程模型对喷管设计参数与模型区流场性能指标的关系进行建模,构造替代数学模型来执行优化搜索,以减少实际的CFD评估次数。提出两种喷管优化设计方案:(1)在喷管Sivells方法设计的位流型面的基础上,以喷管型面边界层修正角和壁板扩开角为设计变量进行优化设计;(2)采用三次样条曲线描述喷管型面,以插值点的半高作为设计变量进行优化设计,并搜寻到最佳插值点分布方案以提高拟合精度。基于高斯过程模型的梯度算法框架,对上述两种优化设计方案进行求解,优化计算结果表明,此两种优化方案均能以较小的代价得到流场品质较优和马赫数准度较高的超声速喷管型面曲线,模型区马赫数均方根偏差由0.012降到0.001,马赫数梯度由0.049降到0。