随着石油资源不断减少和汽车技术的不断发展,节能减排、降低油耗已经成为整个汽车行业不断追求的目标。导流罩是商用车非常重要的气动减阻附件,越来越多的应用在各大汽车品牌的车型中。引起导流罩变形或振动的激励源有很多,包括路面的激励,发动机的激励,以及气流的激励等,目前汽车工程师在工程实践中往往忽略气动载荷的影响,但是随着轻量化的发展,汽车零部件(包括导流罩)重量越来越小,重量的减小降低了导流罩的刚度,而汽车行驶速度越来越高,致使导流罩对气动载荷越发敏感。因此有必要使用流固耦合方法研究导流罩在气动载荷作用下的气动弹性问题。本文研究内容主要包括以下三个部分:第一,采用CSE数据引擎实现了基于ALE方法的Star-ccm+和ABAQUS软件数据交换,成功实现了双向流固耦合仿真。研究了平板的涡激振动现象,在不同雷诺数工况下的尾流中均观察到了“卡门涡街”,周期性脱落的旋涡使得平板表面压力和平板受到的扭矩发生周期性变化,相较于刚性平板,由于耦合作用,弹性平板的旋涡脱落频率和斯特罗哈数均较大,当旋涡脱落频率等于平板第二阶固有频率,即扭矩的变化频率等于平板第二阶固有频率时,发生共振,振幅剧增。第二,研究了不同速度工况下0°横摆角侧导流罩的气动弹性变形。随着风速的递增,侧导流罩所受的侧向力呈现出增大趋势,导致结构变形增大。结构振动主要是由结构表面的湍流诱发,振动最终收敛,振幅较小,无明显规律性。为了降低结构变形,提升NVH性能,研究了不同侧导流罩形状对弹性变形的影响,构造了四种不同形状结构方案,结果表明“15mm”方案、“tip_middle”方案和“round_corner”方案明显降低了结构的弹性变形。为了继续减小变形量,构造了“槽型侧导流罩”和“加强筋侧导流罩”两种方案,结果表明,这两种方案显著的降低了结构弹性变形量。第三,研究了不同速度工况下0°横摆角顶部导流罩的气动弹性变形。分别使用传统CFD方法和双向FSI方法研究了流场差异时,流场压力分布云图区别不大,压力监测点数值曲线走势基本一致,数值有微小差异,这表明顶部导流罩表面压力分布对流固耦合效应不敏感,这主要是因为气动力作用下,结构响应较小,结构变形对流场的影响很小。使用单向FSI方法得到了结构的稳态响应,比较了瞬时响应的平均值和稳态响应结果的差异性,三种速度工况下的差异分别是0.33%、0.43%、0.57%,这表明对于小变形问题,单向FSI方法足以保证获得较高精度的结果。以导流罩内外表面的压力分布为载荷,输入至有限元模型中,对结构进行了尺寸优化,在满足刚度性能的前提下(最大变形量小于1mm)降低了顶部导流罩的质量。使结构的厚度尺寸由20mm降至11.17mm,结构的质量由98kg降至54.8kg,平衡了轻量化、刚度、模态各性能。