汽车空气动力学主要是应用流体力学的知识，研究汽车行驶时，即与空气产生相对运动时，汽车周围的空气流动情况和空气对汽车的作用力(称为空气动力)，以及汽车的各种外部形状对空气流动和空气动力的影响。
自从世界上有了第一辆汽车以后，德国就在航空风洞中进行了车身外形实验研究。后来德国人贾莱·克兰柏勒提出前圆后尖的水滴状最小空气阻力造型设计方案，从而找到了解决形状阻力的途径。美国人W．Elay于1934年用风洞测量了各种车身模型的空气阻力系数。法国人J．Andreau则提出了汽车表面压差阻力的概念，并研究了侧风稳定性。2O世纪40年代，另一位法国人L．Romani对诱导阻力进行了研究。6O年代初，英国人white通过风洞实验提出了估算空气阻力系数的方法。到7O年代，汽车空气动力学才真正成为一门学科。我国是在8O年代才较为系统地研究汽车空气动力学的。
目前世界上许多公司都在汽车空气动力学研究方面进行探索与竞争， 并且大都实力雄厚、各有建树。美国几乎各大汽车公司都有自己的飞机制造子公司。通用有休斯飞机公司，克莱斯勒有湾流公司。苏联的伏尔加有一个27m²的风洞，最高风速1 20km／h。法国雷诺已经开展了计算机空气动力学的研究。西德大众最近也购得CDCgo00型计算机，其目的之一可能就是汽车空气动力学的摸拟。现在世界上计算空气动力学一流水平当属美国NASA。NASA在飞行器计算空气动力学方面拥有一流的学术、研究和应用水平,并且在不断更新其巨型机。许多高超音速空气动力试验无法进行，就用计算机进行摸拟。
我国汽车工业由于近年来开始生产轿车才开始了汽车空气动力学的研究。当前的主要任务应该是抓住太好时机， 建立起我国自已的汽车空气动力学研究，试验、设计的综合系统， 争取国家及有关高等院校科研单位的支持，建立相应的开放实验室，争取第一流的专家及广泛的国际交流。开放实验室主要进行汽车空气动力学的计算机摸拟、外形的空气动力学优化设计及相关的并行软、硬件，计算数学的研究。其中轿车的空气动力学摸拟与优化必将太大加快新车型的开发速度， 以提高产品在世界市场的竞争力，并为我国产品参与世界市场竞争创造一个开放的高水乎研究环境。在空气动力学的研究、应用的世界范围的角逐中， 不断提高水平、提高素质。
汽车空气动力学的研究现状
空气动力学特性直接影响汽车的经济性、动力性、操纵稳定性和乘坐舒适性等。为改进汽车性能，汽车工业界投量人力、物力和财力研究汽车内外的空气流动及其相关的各种现象。风洞试验是汽车空气动力学研究的传统而又有效的方法，但风洞建设投资大，试验周期长，且存在堵塞效应、地面效应与车轮旋转效应模拟等问题。仅采用风洞试验和路面测试技术研究汽车空气动力学，已不能满足更快速度开发出更经济、安全、舒适的汽车的需要。随着计算机和计算技术的迅速发展而蓬勃兴起的数值仿真方法为汽车空气动力学的研究开辟了新的途径。近年来，汽车空气动力学数值仿真发展迅速，数值仿真在汽车流场研究中的重要性不断增加，应用范围不断扩大。下面从不同方面阐述汽车空气动力学的发展情况。
一、汽车空气动力学研究的国内外发展情况
国外的汽车空气动力学研究可以追朔到本世纪的20-30年代，但直到7O年代以觑，还没有比较完整系统的研究。此学科在近3O年中得到了较大发展。7O年代以来，国外陆续发表了汽车空气动力学方面的研究成果、研究报告和专著，研究手段普遍采用航空试验用的风洞对汽车空气动力特性进行研究，研究的重点主要是空气动力的特性以及它们对汽车性能的影响。
国内在这方面的研究起步较晚，尽管也开过专题性的学术会议，但总体上说还处于起步阶段。从有关学术刊物上看到，有关汽车空气动力学方面的论文很少，也还没有见到国内学者编著有关汽车动力学方面的学术著作或教科书。也就是说，国内还没有有效地进行汽车空气动力学的研究。但是，鉴于这项课题研究的经济效益和社会效益，以及我国经济发展的中长期战略，都迫切地需要将这个课题的研究提到议事日程上来。就国内目前的情况看，无论从人力还是设备上都完全具备研究的条件与实力，关键是要引起国内学者对此项研究的重视以及有关部门的组织与必要的投资，从而有远见地对汽车空气动力学进行先期研究，以适应今后十年乃至更长期国民经济发展的需要，为国家创造较大的经济效益。
二、汽车空气动力学的研究方法
(1)基础理论
研究空气运动规律的基础是质量守衡、动量守衡和能量守衡定律，可由Euler、NS等数学方程组来描述。然而有关不可压流体特性、流体阻力理论以及汽车绕流特性等基础理论研究还有待深化。[9]
(2)风洞试验
风洞是利用巨大的风扇，把空气吸入管孔中，再利用整流板及管孔渐小的设计，把吸进的空气加以整流和加速，使之达到所需的风速，然后再送
入风洞的试验段中。在设计和改进汽车时，作出相应的模型或实物，并放入风洞进行空气动力学测试。国内外大型汽车制造公司不惜耗费巨资建造汽车试验风洞，美国通用汽车公司研制出4 500 kW、叶片直径13．1 m的世界上最大的风洞
装置。风洞或实车道路空气动力学特性试验包括：①通过表面丝带法和网格丝带法测试车身表面流态；②通过烟度发生器实施烟流法测试汽车车身周围流态；③通过荧光添加剂喷雾法和水流模拟法进行流动模拟试验，以及用高速摄影法对雨水和灰尘流动特性进行印证；④通过肥皂泡法、丝带法和烟流法，对发动机室和驾驶室内的气流流态进行试验印证；⑤通过滑石粉法和泥土重量分析法印证泥垢附着状态等。[9]
(3)数值仿真
汽车空气动力学研究主要有两种方法，一种是进行风洞试验；另一种是利用CFD程序进行数值模拟。传统的风洞试验结果一般可靠性比较高，但由于它有许多局限性，如风洞试验成本高、周期长、需要制作一系列油泥模型等，阻碍了它在汽车设计中的应用。另外，在风洞试验时，我们只能在有限个截面和其上有限个点处测得速度、压力和温度值，而不可能获得整个流场中任意点的详细信息。为了观测整车的流场结构，只能依靠一些定性手段，如烟流法、油膜法和丝带法。要精确研究某些复杂流动现象，如层流向湍流的转变、拖拽涡形成与发展、尾部涡系结构等．测出这些流动的流场参数，测量截面选取很大程度上依靠经验，这样使得精确研究这些复杂流动及其机理变得非常困难。与风洞试验相反，CFD精度比不上风洞试验，但却几乎克服了它的所有局限性。CFD是计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics)的英文名称的简写。在过去的十几年中，随着计算机技术的发展，CFD被越来越多的应用到了汽车设计中。目前，CFD可以分析从层流到湍流、定常到非定常、不可压到可压、无粘到有粘的几乎所有的流动现象。CAD技术与CFD的结合可以使得新车型的空气动力学设计周期大大缩短。由于CFD可以方便灵活地改变初始条件、边界条件以及几何边界条件，并且可以获得整个流场任意点处的详细信息，使得研究清楚流动机理变得可行。对某种车型的空气动力性能优选更加快速有效。CFD最主要的问题在于精度不如风洞试验，但目前许多大型商业化通用软件已经很好地解决了这一问题。而某些专用CFD软件在解决某些汽车流场计算时可达到更高精度。
CFD方法是对流场的控制方程用计算数学的算法将其离散到一系列网格节点上求其离散的数值解的一种方法。计算数学中，将具体的流场控制方程分为3类：椭圆型、抛物型和双曲型方程。椭圆型方程与时间变量无关，仅与空间变量的：次导数项有关，一般用作描述定常情况的控制方程。抛物型与双曲型方程不仅与空间变量导数项有关，而且分别与时间变量的一阶和二阶导数项有关，被用作描述非定常情况下的控制方程求解偏微分方程的数值方法主要分为有限差分法、有限元法及有限体积法3种。它们中的任意一种都可以用来求解偏微分方程，但求解的精度各不相同。对这3种不同类型方程数学上已经发展出不同的稳定、收敛的算法。一般对椭圆型方程使用有限元法，对抛物型和双曲型方程则使用有限体积法。目前流行的大型商业化CFD软件中FLOTRAN是使用有限元法，而CFX、STAR—CD、FLUENT等是使用有限体积法。数值模拟的一般步骤是：a、建立所研究问题的物理模型，再将其抽象成数学、力学模型。之后确定要分析的几何形体的空间影响区域。b、建立整个几何形体与其空间影响区域，即计算区域的CAD模型，将几何体的外表面和整个计算域进行空问网格削分。网格的稀疏以及网格单元的形状将会对以后的计算产生很大的影响。不同的算法格式为保证计算的稳定性和计算效率，一般对网格的要求也不一样。c、 加入求解所需的初始条件，入口与出口处的边界条件一般为速度、压力条件，若分析的问题考虑了湍流则还要给出湍流动能及耗散率的出入口边界条件。另外还要加入几何壁面的边界条件，一般计算域的边界应加上正常的所处环境的流体参数，而几何形体表面由于粘性效应，则应加上无滑移的边界条件，即速度沿各个方向均为零。这里要注意在考虑了相对运动和地面效应等之后的边界条件的加法，不要矛盾和重复。d、选择适当的算法，设定具体的控制求解过程和精度的一些条件，对所需分析的问题进行求解，结果以数据文件保存。e． 选择合适的后处理器(Post Processor)读取计算结果文件，将其以图形化格式反映出来。观察其结果若与真实情况不符则重复上述步骤直到求得收敛数值解。
在内燃机的设计和开发中，CFD已被作为一种重要而有效的工具加以利用。内燃机的燃烧过程很大程度上受燃料与空气混合程度的影响，这种混合是一种复杂的瞬态流动。目前绝大多数CFD商用软件均可以解决此问题，它们均提供有求解多元混合流动的模块，且计算精度均较高。另外，在汽车室内气候调节、暖气、通风空调系统的设计中也大量使用CFD软件来帮助分析。在发动机冷却、排气系统的设计中，CFD分析结果也被大量地使用。在汽车制冷风扇的叶片设计以及液力变矩器、油泵和盘式制动器的冷却系统的设计中也大量地使用了CFD分析结果。
在汽车领域，CFD正成为预测整车外流场和热分布场的有力工具。它正在被大量应用于日常汽车零部件的设计开发中。由于风洞试验中取得整个流场任意一点处的流动状况非常难。在某些情况下，当CFD求解精度足够时，CFD数值模拟可以提供整个计算域上的流场结构特征的详细信息。只要应用适当，CFD能够显著地减少原型车风洞试验次数和设计成本，缩短开发周期。在我们使用商业化CFD软件进行汽车空气动力学数值模拟过程中，国内常见的CFD软件，如CFX 、FLUENT、STAR—CD以及FLOTRAN都可以对汽车外流场进行较精确的模拟。其中CFX、FLU．ENT和STAR—CD的求解能力及功能都比较强，都可以做三维定常或非定常、可压或不可压的层流或紊流场的数值模拟。相比较而言，CFX精度稍高一些，STAR—CD求解有热交换的内部流动问题的能力稍强，它们中FLUENT使用最方便。而FLOTRAN由于是有限元软件ANSYS中的一个模块，它做一些耦合场，如流体与固体、声场或电磁场的耦合问题能力比较强，但进行三维复杂几何形体的计算比较困难，网格划分能力也不强，它比较适合做二维定常不可压流场的数值模拟。由于目前所分析的汽车外形的细节部位越来越复杂，以及所需要求解的问题本身的复杂程度，CFD对网格要求、算法精度等都提出了比较高的挑战。但随着计算机硬件技术和计算流体软件技术的发展，CFD终将能满足日益增长的汽车空气动力学设计的需要。[2]
(4)CAE技术平台
随着计算机技术、数学分析方法的发展，在CFD方法仿真汽车空气动力学特性的基础上，研发出汽车空气动力学设计CAE平台。例如，在国家“863计划”的“复杂流场数值模拟”、国家自然科学基金项目的“工程旋涡分离流动研究”、清华大学“985工程”的“数字化轿车”、“轿车关键技术研究”等项目的支持下，清华大学流体控制CAE室以ICEM—CFD和STAR—CD商业软件为基础，研制开发出汽车设计CAE平台。CAE平台的基本开发方法基于把功能、美学、CFD三大要素结合起来进行汽车造型设计，从而形成了汽车造型设计方法：(1)用专家系统工程方法提升前人风洞试验、实车道路测试、数字仿真和理论研究成果，该成果以数据库形式，实现可供计算机提取的知识平台。(2)开展新的风洞或者道路空气动力学特性测试，给出气动力、气动力矩、汽车内外三维流场、泥垢附着、雨水灰尘流动等动力学研究成果。(3)通过逆向工程或实车电子数据，建立汽车局部车身或整个车身的外形，进而为用数值分析方法仿真出汽车气动力和内外三维流场构建基础。(4)针对汽车车身分布结构，构造多个智能体，开展分布式并行研究。如汽车流场数据库模块，将包括：发动机罩和前风窗之问的局部气流分离；汽车后部的气流分离和尾涡流；汽车底部与地面之间的气流；车轮转动对三维流场的影响；内部气流的影响；细小表面突起的影响等部分。(5)软件嵌入：操作系统软件(如WlnXP)；三维造型软件(如CATIA)；集成平台(如VC)；流场分析软件(如STAR．CD、ABAQ吣)等。(6)软件包的多模块、多功能、跨平台的耦合集成研究。实施软件质量控制、程序验证、需求输入；完成功能输出、设计更改、扩充、软件评价等。
仿真主要应做以下几方面工作：(1)研究先进的几何建模和网格生成技术以及网格特征对解题精度、收敛性及稳定性的影响。(2)旋涡分离流动是汽车绕流场中不可避免的流动现象，应寻求更准确的物理描述模型。(3)非定常流动是汽车流场的本质属性，非定常流动研究的发展，将对汽车旋涡分离流动进行有效的控制，并改善汽车的行驶稳定性和经济性。(4)湍流流动计算方法研究应集中在湍流模型、大涡模拟和直接数值模拟三方面．而在不远的将来就有可能对汽车粘性流动进行数值模拟。(5)发展数值算法，促进使用大尺度涡流模拟、小尺度湍流模型方法求解全N—s方程组。(6)对已有的程序和计算方法进行验证，找出存在的问题，从而推动数值仿真的进一步发展。[9]
三、改善汽车空气动力学性能的措施
汽车具有良好的空气动力学性能，有利于提高汽车的动力性和燃油经济性、改善汽车的操纵性和行驶稳定性进而提高汽车的安全性、改善汽车的乘坐舒适性。随着汽车设计、制造技术的进步和对汽车性能的要求越来越高，汽车空气动力学性能已成为汽车车身设计中必须考虑的重要因素。
车头造型中影响汽车空气动力学性能的因素很多，如车头边角、车头形状、车头高度、发动机罩与前风窗造型、前凸起唇及前保险杠的形状与位置、进气
口大小和格栅形状等。车头边角主要是指车头上缘边角和横向两侧边角。对于非流线型车头，存在一定程度的尖锐边角会产生有利于减少气动阻力的车头负压区；车头横向边角倒圆角，也有利于产生减小气动阻力的车头负压区，圆角与阻力的关系r／b=0．045(r为车头横向边角倒圆角半径，b为车宽)时，即可保持空气流动的连续；整体弧面车头产生的气动阻力比车头边角倒圆产生的气动阻力小；车头头缘位置较低的下凸型车头的气动阻力系数最小。但气动阻力系数不
是越低越好，因为低到一定程度后，车头阻力系数不再变化，车头头缘的最大离地间隙越小，则引起的气动升力越小，甚至可以产生负升力。增加下缘凸起唇，气动阻力变小，减小的程度与唇的位置有关。发动机罩与前风窗的设计可以改变再附着点的位置，从而影响汽车的气动特性。发动机罩的纵向曲率越小(目前采用的纵向曲率大多为0．02 m )，气动阻力越小；发动机罩的横向曲率也有利于减小气动阻力。发动机罩具有适当的斜度(与水平面的夹角)对降低气动阻力有
利，但如果斜度进一步加大，则降阻效果不明显。风窗玻璃纵向曲率越大越好，但不宜过大，否则将导致视觉失真、刮雨器刮扫效果变差；前风窗玻璃的横向
曲率也有利于减小气动阻力；前风窗玻璃的斜度(与垂直面的夹角)小于30°时，降阻效果不明显，但过大的斜度，将使视觉效果和舒适性降低；前风窗斜度等于48°时，发动机罩与前风窗凹处会出现明显的压力降，因而造型设计时应避免出现这个角度；前风挡玻璃的倾斜角度(与垂直面的夹角)增大，气动升力系数略有增加。发动机罩与前风窗的夹角及结合部位的细部结构对气流也有重要影响。汽车前端形状对汽车的空气动力学性能具有重要影响。前端凸且高，不仅会产生较大的气动阻力，而且还将在车头上部形成较大的局部负升力区。具有较大倾斜角度的车头可以达到减小气动升力乃至产生负升力的效果。
前立柱上的凹槽、小台面和细棱角处理不当，将导致较大的气动阻力、较严重的气动噪声和侧窗污染，因此，应设计成圆滑过渡的外形。英国White于1967年根据试验结果对气动阻力影响最关键的车身外形参数进行分级，具有重大实际指导作用。轿车侧壁略外鼓，将增加气动阻力，但有利于降低气动阻力系数；外鼓系数(外鼓尺寸与跨度之比)应避免处于0．02～0．04。顶盖有适当的上扰系数(上鼓尺寸与跨度之比)，有利于减小气动阻力、综合气动阻力系数、气动阻力、工艺、刚度和强度等方面因素，顶盖的上扰系数应在0．06以下。对阶背式轿车而言，客舱长度与轴距之比由0．93增至1．17，会较大程度地减小气动升力系数。但发动机罩的长度与轴距之比对气动升力系数影响不大。
车身尾部造型中影响气动阻力的因素主要有后风窗的斜度(后风窗弦线与水平线的夹角)与三维曲率、尾部造型式样、车尾高度及尾部横向收缩。后风窗斜度对气动阻力的影响较大，对斜背式轿车，斜度等于30°时，阻力系数最大；斜度小于30°时，阻力系数较小。后挡风玻璃倾斜角一般以控制在25°之内为宜；后风窗与车顶的夹角为28°～32°时，车尾将介于稳定和不稳定的边缘。典型的尾部造型有斜背式、阶背式和方(平)背式。由于具体后部造型与气流状态的复杂性，一般很难确切地断言尾部造型式样的优劣，但从理论上说，小斜背(角度
小于30°)具有较小的气动阻力系数。流线型车尾的汽车存在最佳车尾高度，此状态下，气动阻力系数最小，此高度需要根据具体车型及结构要求而定。后车体横向收缩可以减小截面面积，一定程度的后车体的横向收缩对降低气动阻力系数有益，但过多的收缩会引起气动阻力系数增加。收缩程度因具体车型而定。车尾最大离地间隙越大，车尾底部的流线越不明显，则气动升力越小，甚至可以产生负升力。长尾车可能产生较大的横摆力矩，而切尾的快背式汽车的横摆力矩并不大，可以通过加尾翼减小横摆力矩，改善汽车的操纵稳定性。
一般随车身底部离地高度的增加，气动阻力系数有所减小，但高度过小，将增加气动升力，影响操纵稳定性及制动性；另外，确定离地高度时，还要考虑汽车的通过性与汽车重心高度。车身底部纵倾角对气动阻力影响较大，纵倾角越大，气动阻力系数越大，故底板应尽量具有负的纵倾角，将底板做成前低后高的形状有利于减小气动升力。车身底板适度的纵向曲率(用弯度线与直线的最大高度差与直线长度之比为弯度来描述)可以降低平均压力，相应地减小气动升力；适度的车身底板横向曲率可以减小气动阻力，但太大，可能引起底部横向气流与侧面气流相干扰。合适的后部离去角，也可能减小空气阻力。
扰流器通过对流场的干涉，调整汽车表面压强分布，以达到减小气动阻力和气动升力的目的。前扰流器(车底前部)的适当高度、位置和大小对减小气动阻力和气动升力至关重要。目前，大多将前保险杠位置下移并加装车头下缘凸起唇，以起到前扰流器的作用。后扰流器(车尾上部)的形状、尺寸和安装位置对减小气动阻力及气动升力也非常重要，但后扰流器对气流到达扰流器之前就已分离的后背无效。有的把天线外形设计成扰流器，装在后风窗顶部；在赛车上设计前、后负升力翼，以抵消部分升力，从而改善汽车转向轮的附着性能。
车身主体与车轮之间存在很大的相互干涉。h／D 改善汽车空气动力学性能，除了优化汽车造型之外，人们也在寻求其他方法。虽然低阻汽车的动力性和经济性得以提高，但任何事物都有两面性。Kamm认为，对于流线型汽车，随着横摆角的变化，阻力系数有很大变化，即低阻汽车的侧风稳定性差。汽车设计中必须综合各方面因素，权衡利弊，才能设计出高性能的汽车。[6] 四、空气动力学的研究前沿 随着我国汽车保有量的显著增加和高速公路的发展，超车现象经常出现。汽车高速超车时，车身周围的空气流场之间将会产生强烈的气动干扰，严重影响汽车的气动特性、操纵稳定性和行驶安全性。目前，对单辆汽车外流场的研究较多，而对汽车超车过程外流场的研究较少，对车辆队列行驶、会车及超车等复数车辆行驶状态气动特性的研究更少，并且国外大多从风洞试验的角度对此进行研究，国内已有学者对超车和会车情况进行了初步研究，但尚未见有关队列行驶情况的报道，因此研究高速时汽车超车过程的气动特性具有十分重要的意义。[6] 数值仿真的兴起促进了汽车空气动力学研究的发展，改变了汽车空气动力学性能设计与分析评价的状况，大量的数值仿真研究结果已有效地应用于汽车设计，同时也促进了数值仿真研究的发展。从计算方法看，面元法只限用于特定性质的流场，分区法可计算机和计算技术的发展，Euler法比RANS法计算量小的优点已不很明显，因此Euler法在汽车工程中应用较少，RANS法在数值仿真中应用的主要难点在用于汽车设计早期阶段的空气动力学分析，提供有益的方向性指导。 随着于分离流动、湍流模型和阿格系统的优化。LES法仅处在研究阶段，要具体应用于数值仿真的工程实际还较困难。大量文献中所谓的DNS实际上并不是真正直接数值模拟，其大尺度和小尺度涡团分别是通过耗散效应、数值粘性来模拟的，当然这些工作为将来真正应用DNS法积累了有益的经验。 数值仿真应用的主要目的是为了提供影响汽车空气动力学性能的流动特性和现象的详细信息，增加对流动特性的了解，为汽车设计提供方向性的指导。从目前的发展状况看，仅采用计算流体力学的商业软件是不能够很好地模拟汽车外部流场。尽管我国在汽车空气动力学试验和理论研究方面起步较晚，但数值仿真为我们在该领域尽快赶上发达国家的研究水平提供了新的契机，因此，为提高我国汽车自主开发的能力，积极开展汽车空气动力学数值仿真的理论和方法的研究具有重要的学术意义和工程价值。 汽车空气动力学数值仿真研究领域方兴未艾，研究主要应在以下几个方面开展工作：(1)预先处理（几何建模和阿格生成) 为复杂的汽车三维结构发展先进的几何建模和阿格生成技术；提高阿格特征对解题精度、收敛性以及稳定性影响的了解。(2)旋涡分离流动模拟分离流动是汽车绕流流场中典型的、不可避免的流动现象。对汽车粘性流动进行数值分析的主要困难在于分离旋涡流动，近几十年对汽车流场数值仿真的研究表明，迄今还不能对汽车大尺度分离流动进行有效模拟，这就要求对汽车分离旋涡流动进行深入的研究，对其物理机制具备深入透彻的了解，才能发展更适用、更准确的物理模型和数值计算方法。(3)非定常流动问题非定常流动是汽车流场的本质属性，随着非定常流动研究的发展，将对汽车旋涡分离流动进行有效控制和利用，改善汽车的行驶稳定性和经济性，同时有利于汽车造型多样化、个性化。(4)湍流模拟对湍流问题深入研究，从而发展相应的湍流流动计算方法，主要集中在湍流模型、大涡模拟和直接数值模拟三方面。虽然摆脱时均概念与湍流模型而直接对湍流进行数值模拟的方法要求超级计算机，且目前只对简单的几何条件才能进行，但初步研究结果及计算机科学与技术的飞速发展使人们相信，在不远的将来就有可能对汽车粘性流动进行数值模拟。(5)数值算法发展更快更有效的数值算法，促进使用大尺度涡流模拟／小尺度湍流模型方法求解全N-S方程组。同时可通过开发和使用先进的计算机体系结构和专家系统方案，提高计算能力。(6)数值仿真程序验证对已有的程序和计算 方法进行验证是数值仿真研究的一项十分重要的工作，只有通过验证，才能使数值仿真更好地应用于汽车工程实际。 上述领域也正是当代空气动力学的主要研究前沿。上述研究将进一步丰富和发展空气动力学的学科内容．促使数值仿真方法的突破性进展，有助于汽车空气动力学中新技术、新方法和新模型的建立。在21世纪，随着数值仿真技术的不断发展，特别是对非定常分离流涡运动以及湍流问题等数值仿真面临的主要难点的研究进展，数值仿真将成为汽车造型设计与分析评价的强有力工具，同时将为汽车空气动力学的研究和应用提供广阔的前景。[8] 总结 我国汽车工业由于近年来开始生产轿车才开始了汽车空气动力学的研究。当前的主要任务应该是抓住大好时机， 建立起我国自已的汽车空气动力学研究、试验、设计的综合系统， 争取国家及有关高等院校科研单位的支持，建立相应的开放实验室，争取第一流的专家及广泛的国际交流。开放实验室主要进行汽车空气动力学的计算机摸拟、外形的空气动力学优化设计及相关的并行软、硬件，计算数学的研究。其中轿车的空气动力学摸拟与优化必将太大加快新车型的开发速度， 以提高产品在世界市场的竞争力，并为我国产品参与世界市场竞争创造一个开放的高水平研究环境。在空气动力学的研究、应用的世界范围的角逐中， 不断提高水平、提高素质。 对于汽车空气动力学研究，一汽技术中心建立的除风洞试验之外的又一种先进手段一计算机模拟计算，即CFD(计算流体力学)。它具有成本低、周期短、可在开发前期进行等特点。目前已经开展了整车空气动力特性、附加装置空气动力学性能、车身空调系统流动特性等问题的模拟计算，取得了有意义的结果，首次在新产品开发阶段中得到应用，对产品性能给出预测，为产品开发提供了有力的支持。空气动力学模拟计算作为CAE的一个方面，正在逐渐走进设计，在产品开发中发挥愈来愈大的作用。 参考文献 [1] 李军，邓小刚．空气动力学与汽车造型[J]．渝州大学学报.2002，19(3):46-48． [2] 张建立，张国忠．CFD在汽车空气动力学研究中的应用[J]．沈阳大学学报.2006,18(4)：15-18． [3] 杨天军，谢金法．侧向间距对超车车辆瞬态气动特性的影响[J]．农业装备技术.2009,35(3)：23-26． [4] 吴允柱．车速对超车车辆瞬态气动特性的影响[J]．吉林大学学报.2007,37(5)：1010-1013． [5] 傅立敏，吴允柱，贺宝勤．队列行驶车辆的空气动力特性[J]．吉林大学学报.2006,36(6)：871-875． [6] 陈振明，尹华鑫．改善汽车空气动力学性能的措施[J].公路与运.2007,(5)：4-6． [7] 李毓洲，谭夏梅，梁明影．基于Ansys的汽车空气动力学特性分析[J]．机械设计与制造.2010(2)：113-115． [8] 张扬军，吕振华，徐石安等．汽车空气动力学数值仿真研究进展[J]．汽车工程.2001,23(2)：82-91． [9] 张国忠，赖征海．汽车空气动力学与车身造型研究最新进展[J]．沈阳大学学报.2005,17(6)：39-44． [10] 刘畅，刘方，安忠柱．汽车空气动力学在重型载货汽车上的新进展[J]．拖拉机与农用运输车.2007,34(5)：1-5． [11] ABDEL AZIM A F．An experimental study of the aerodynamic interference between road vehicles[R]．SAE paper 940422． [12] ABDEL AZIM A F，ABDEL GAWAD A F．A flow visualization study of the aerodynamics interference between passenger ears[R]．SAE paper 2000-01-0355. [13] GEOFFREY M．LE GOOD，KEVIN P．GARRY．On the use of reference models in automotive aerodynamics[R]．SAE paper 2004-01-1308． [14] Hucho W H． Aerodynamics of Road Vehicles． SAE Internationa1．1998． [15] JASON M Ortega，KAMBIZ Salari．An Experimental Study of Drag Reduction Devices for a Trailer Underbody and Base[J]．AIAA-2004—2252． 汽 车 空 气 动 力 学 研 究 现 状 班级：1002 专业：车辆工程 学号：2010020038 姓名：赵方 指导老师：林慕义 完成日期：2010年12月10日下载本文
