F1赛车作为一项体育运动,吸引了全世界车迷的眼球。每一辆F1赛车都是智慧与高科技的结晶。尤其是空气动力学在赛车的设计中得到了广泛的应用。首先在赛车比赛中速度是取胜的关键,良好气动造型能使F1赛车在高速行驶的时产生相对较小的气动阻力,从而大大提高了赛车的动力性。其次,由于赛车的车速相当高,因此需要具有良好的气动造型,使得它在高速行驶时产生巨大的负升力,保证其操作稳定性。从安全性方面考虑,增大赛车的负升力比减小气动阻力更为重要。通过参考大量文献资料,得到了赛车空气动力学相关的研究点和具有价值的参考信息。通过仔细分析这些有用的信息,并且结合空气动力学理论对一款F1赛车进行建模。该模型真实反映了F1赛车的许多细节,包括后视镜、轮胎花纹等。然后运用CFD软件对该赛车模型进行外流场仿真。详细分析了赛车前后负升力翼、车轮、车身导流器的受力情况,以及赛车气动阻力和气动升力产生的机理。特别加强对赛车尾部的气流中分析的湍动能分析。利用湖南大学风洞试验室,对该辆F1赛车进行了风洞试验。试验结果表面,其气动阻力和气动升力系数和仿真结果接近,说明CFD仿真的可靠性,以及该赛车具有较为良好的气动特性。经过对F1赛车的仿真和风洞试验,得到了关于赛车空气动力学设计的优化方案和经验。运用这些经验对湖南大学FSAE赛车进行了改进,主要是添加了FSAE赛车的前后负升力翼和尾部凹槽。得到的仿真结果表明其气动特性有了进一步的提高,增加了其气动负升力系数。最后通过计算发现改进后的FSAE赛车具有更为良好的燃油经济性和操作稳定性。