FSC(Formula Student of China)中国大学生方程式赛车大赛,作为一项焦点度较高的体育竞赛活动,其空气动力学研究一直是各个车队关注的焦点之一。从空气动力学角度进行赛车设计,可以使赛车在行驶过程中获得较大的负升力,提升赛车的最大过弯速度及极限工况下的操纵稳定性。本文针对某款FSC赛车进行气动特性分析,按照空气动力学相关理论设计与之对应的气动套件,并对其部分结构参数及安装位置参数进行了参数设计、优化。在阅读大量文献资料的前提下,论文的研究如下依次展开。首先以汽车空气动力学研究经典模型MIRA,验证分析了不同湍流模型的选取对车身外流场数值仿真分析计算效应的影响;其次针对某款FSC赛车初始模型进行CFD数值模拟,并对其气动特性进行评判分析;而后依据空气动力学原理、经验数据及大赛要求,设计初步气动套件,包括前翼、尾翼及底部扩散器,探究翼片攻角对翼片气动特性的影响并分析其造成影响的原因,基于ISIGHT平台利用代理模型及优化算法进行翼片攻角参数、气动套件安装位置参数的设计及优化;最后根据参数设计结果进行赛车模型更新并对其进行流体仿真计算,验证基于代理模型及优化算法的参数设计的可靠性,并对比分析优化前后模型的气动特性。研究表明:当赛车配备气动套件后,赛车具有负升力的气动特性。对气动套件结构参数及安装位置参数优化后,赛车周围有较好的流态,赛车具有较高的升阻比,有效地改善了赛车在比赛过程中可能会发生侧滑及侧翻的状况,提升了比赛过程中的安全性。同时基于近似模型及优化算法的参数设计方法为FSC赛车进行气动套件设计及优化提供了有益的参考借鉴。