El objetivo de este trabajo es resaltar la importancia de la Interacción Fluido-Térmica-Estructural (FTSI) como un diagnóstico de los diseños existentes y como un medio de investigación preliminar para asegurar la viabilidad de nuevos diseños antes de realizar pruebas experimentales y de campo. La novedad de este trabajo radica en las simulaciones multiphísicas, que se realizan, por primera vez, en boquillas rectangulares. Se considera una geometría de boquilla rectangular convergente/divergente experimental existente para simulaciones 3D multiphísicas. Se investiga más a fondo un diseño que ha sido mejorado al eliminar la garganta afilada para evaluar su integridad estructural en condiciones de relación de presión de boquilla de diseño (NPR 3.67) y fuera de diseño (NPR 4.5). Se realiza un análisis estructural estático mediante acoplamiento unidireccional de las cargas de presión de la dinámica de fluidos computacional (CFD) 3D en estado estacionario y las cargas térmicas de simulaciones de conducción térmica en estado estacionario, de tal manera que las simulaciones representan el montaje experimental. La deformación estructural en el diseño existente es mucho menor que el grosor de la capa límite, porque el impacto de la Interacción de Capa Límite de Onda de Choque (SBLI) no es tan severo. FTSI demuestra que el coeficiente de descarga del diseño mejorado es 0.99, y su integridad estructural permanece intacta en condiciones fuera de diseño. Esto prueba la viabilidad del diseño mejorado. Aunque se muestra la influencia de FTSI para una boquilla, el enfoque se puede aplicar a cualquier ciclo de diseño de producto, o como un preludio para construir prototipos.