一种热流耦合结构的非迭代式拓扑优化方法，先利用Darcy等效模型求得初始状态下的物理场并优化得到对应的流道布局；然后搭建神经网络结构，利用准备好的数据集进行神经网络的训练并检测训练结果；再针对不同工况，获取此时的初始物理场，再将该物理场输入神经网络中，得到微流道布局并进行适应性处理；本发明利用神经网络对热性能优越的微流道布局进行学习，使得通过该神经网络生成获得的微流道布局同样具有优越的热性能，同时还极大的减少了设计所需时间，可用于热流耦合结构的微流道设计。