1、国外研究现状

国外对于汽车空气动力学的研究工作始于20世纪初期，早期研究主要是通过实验法进行的，并由此积累了大量的设计实践经验。德国学者Hucho于七八十年代先后提出空气动力外形设计的两种方法，即局部优化法与整体优化法[5]。进入21世纪以来，随着计算机运算能力的大幅提升，CFD得到了很大的发展。2006年，来自DOME公司的Ueno，Daisuke等人提出尽管风洞实验在赛车空气动力学研究方面有着不可替代的作用，但存在周期长、资源消耗大的弊端，严重制约了赛车乃至汽车行业的空气动力学研究的发展。相比之下，CFD仿真法因其能够在虚拟条件下精确仿真风洞实验，且能够较为容易地更改需要的条件及仿真环境，对汽车空气动力学的发展具有很大的帮助[6]。国外大型汽车公司开始广泛运用CFD结合风洞试验来进行车型设计工作，研究重点主要集中在CFD技术的运用和对具体车型的气动造型设计上[4]。2009年，Clemson大学的Scott Holloway等人以皮卡为研究对象，对比了Realizable模型、RANS模型和Clousure模型的优劣[7]。而国外FSAE车队也从较早便开始了CFD仿真法在赛车空气动力学研究及空套设计方面的尝试。例如来自澳大利亚Monash大学的Wordley S，Saunders J等人利用CFD对设计赛车空气动力学性能进行仿真预测，并对实车进行风洞试验，实际测量了整车气动阻力系数、升力系数等参数，结果表明其通过计算机模拟仿真得到的数据具有较高的准确性[8、9]。2013年，来自瑞典chalmers大学的Rehnberg，Sven等人较为完整地总结出了一套利用CFD指导设计赛车空气动力学套件的方法，将其运用到了实际赛车设计制造中并获得了成功[10]。

2、国内研究现状

国内关于汽车空气动力学领域的研究多集中在CFD仿真技术与实车的设计应用上。1994年，湖南大学的谷正气、黄天泽等对轿车车身表面压强分布做了数值模拟,建立了轿车车身外形数学模型和表面压强分布的物理模型[11]。2003年，张扬军,吕振华等采用不同的湍流模型对轿车外围流场进行了模拟，分析了湍流模型对模拟结果精确性的影响[12]。2009年，湖南大学的潘小卫详细分析了F1赛车前后负升力翼、车轮、车身导流器的受力等情况及赛车气动阻力和气动升力产生的机理，并利用风洞实验室对该辆F1赛车进行了风洞实验，实验测得的数据与仿真结果接近，进一步说明了CFD仿真的可靠性[13]。2012年，倪俊,吴志成等人通过改进单一定风翼的攻角，提高了赛车的瞬态响应性能及侧风稳定性，同时增加了赛车的不足转向特性[14]。2014年，天津大学的毛旭，吴宁宁等人对赛车尾翼进行了翼型、攻角、离地间隙等结构参数下的气动分析和对比,通过增加翼片数目提高了约12%的负升力，但同时阻力系数也增加了约10.6%[15]。2016年邓召文,高伟等人利用CFD技术对赛车车身模型进行了外流场分析,并对不同间隙和攻角的尾翼进行模拟对比分析,研究尾翼在改善赛车气动特性方面的影响规律，并对可调尾翼控制系统的软硬件进行开发,实现了不同工况下调整不同尾翼的攻角,达到提升空气动力学性能的目的[16]。

通过上述国内外FSAE赛车空气动力学套件研究现状可以发现，目前现有的空气动力学套件的设计大多是对单个组件确定造型，通过分析对已有的模型进行修改优化，忽视了各个空套组件及车身造型之间的相互作用，存在局限性。