一种太阳能聚焦集热系统光-热-流体耦合优化设计方法，首先针对待优化太阳能聚焦集热系统及其待优化参数，分别建立其参数化三维光学计算模型、参数化几何拓扑网格模型、参数化流动传热数值计算模型和优化算法模型；再将优化算法模型与参数化三维光学计算模型、参数化几何拓扑网格模型以及参数化流动传热数值计算模型相互耦合，用以进行光-热-流体耦合优化设计计算；并将耦合计算结果返回给优化算法模型从而进一步优化设计；直至完全满足优化算法模型中所选取或设计构造的优化判断准则为止。本发明能迅速高效地完成太阳能聚焦集热系统光学模型、几何模型以及流动传热数值计算模型设计、光-热-流体耦合计算以及整个系统综合性能优化设计等工作。