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汽车气动力的仿真计算是计算流体力学在汽车空气动力学上的重要应用,而气动力的计算结果和风洞实验间存在一定的误差,因此提高气动力的计算精度有很大的意义。汽车气动阻力和气动升力的优化,是优良汽车空气动力学设计的重要内容。但是,常用的局部优化减阻方法存在方案间冲突的问题,而对气动升力的优化研究较少。此外,汽车气动力的优化对经验依赖较强,带有一定的盲目性。本文基于CFD数值模拟方法,阐述了汽车气动力的高精度计算方法,探讨了局部迭代优化方法在汽车气动减阻上的应用,对某跑车的气动升力进行了优化研究,并将近似代理模型和CFD数值模拟结合,探讨其在汽车气动附件优化上的应用。(1)介绍了研究的背景与意义,归纳了国内外汽车空气动力学研究的历史和现状,重点介绍了CFD数值模拟方法在气动力计算上的发展状况。(2)介绍了汽车空气动力学特性的内容,重点阐述了汽车气动阻力的构成和气动升力的产生机理,并以实际车型为例探讨了气动阻力及升力各自的优化方法。(3)为减小汽车CFD数值模拟计算的气动力与风洞实验结果的误差,提高仿真的精度,从CAD模型、网格及求解设置三个方面探讨了汽车气动力的高精度计算方法。中气轿车、MIRA标准模型和跑车模型的仿真计算结果表明,与以往计算方法比较,高精度计算方法得到的气动力结果与实验值的误差明显减小。(4)为解决传统汽车气动阻力优化方法存在的各方案间冲突的问题,以某SUV为例,将迭代的思路引入到局部优化方法中,探讨了局部迭代优化方法在气动阻力CFD优化中的应用。优化结果表明,经过四次局部迭代优化,SUV气动阻力降幅为9.24%。(5)针对汽车高速行驶时气动升力引起的汽车“发飘”而影响操纵稳定性和安全性的问题,以一跑车模型为例,运用CFD仿真的方法,较为详细地研究了气动升力附件对气动升力的影响,重点研究了负升力翼外形变化对气动升力的影响,设计了一种翅型气动附件“负升力翅”,并申请了国家发明专利。(6)针对气动阻力优化依赖经验并带有一定盲目性的问题,将数学方法引入到气动阻力的优化中,将CFD数值模拟的方法与近似代理模型相结合,以中气轿车为例,基于Kriging代理模型并运用多岛遗传算法对中气轿车前轮阻风板的位置、高度和倾斜角度进行了优化。