近年来,随着我国汽车保有量的增加,汽车尾气的排放给环境造成的污染愈发地严重,其中重型车尾气的排放所带来的污染最为严重。为了限制汽车尾气中颗粒物的排放,国家出台了相应的排放法规,对汽车尾气中颗粒物的排放限值提出了更高的要求,为了使汽车尾气中颗粒物的排放达到要求,从汽车进气系统着手进行研究是一种有效途径。汽车进气系统主要由高位引气管和空气滤清器两部分组成,对发动机的性能有着重要的影响,可以为发动机提供清洁而充足的空气使发动机中的燃料充分燃烧,减少汽车尾气中颗粒物的排放,同时能够减少发动机气缸的磨损,延长发动机的寿命。虽然目前进气系统过滤效率较高,但其压力损失也较高,会增大发动机的功率损失。为了减小进气系统的压力损失,有必要对进气系统主要部件的结构进行优化。本文采用数值模拟方法,对重型车的高位引气管和空气滤清器进行研究。对于高位引气管的研究,首先通过实验验证了采用雷诺应力模型和离散相随机轨道模型模拟高位引气管流场及雨滴分离效率的准确性,然后对高位引气管气液两相流动进行了模拟,分析了格栅角度、防水片、防水片结构等对高位引气管流场及雨滴分离效率的影响。对于空气滤清器的研究,首先针对现有空气滤清器存在的问题,提出一种新型空气滤清器,并对新型空气滤清器结构参数进行设计;通过实验验证了采用k-ε模型及多孔介质模型对空气滤清器流场进行模拟的准确性;然后分析了锥体结构参数对新型空气滤清器流场的影响;最后基于响应曲面法,以压力损失为优化目标,对新型空气滤清器的锥体结构参数进行优化,得到了最优的锥体结构参数和运行参数。结果表明:（1）通过实验值与模拟值的对比,发现两者的平均误差在12.16%以内,说明采用雷诺应力模型和离散相随机轨道模型模拟高位引气管流场及雨滴分离效率是可行的。（2）减小格栅的角度会增大高位引气管的压力损失,同时也会提高高位引气管流场的均匀性;增设防水片会增大高位引气管的压力损失,也会降低其流场的均匀性;改进后的高位引气管不仅可以降低高位引气管的压力损失,还可以提高高位引气管的流场均匀性。减小格栅角度会提高高位引气管对雨滴的分离效率;当格栅角度小于25^o时,继续减小格栅角度,雨滴分离效率提高速度变缓,而压力损失却呈直线上升;当格栅角度大于30^o时,继续增大格栅角度,虽然高位引气管压力损失降低很多,但高位引气管的雨滴分离效率也会急剧下降;增设防水片结构可以将高位引气管对雨滴的分离效率提高20%左右;优化后的高位引气管与原有高位引气管对雨滴分离效率大小为:高位引气管A>高位引气管D>高位引气管B>高位引气管C;高位引气管对不同雨强下的雨滴分离效率可以达到85%以上,对不同雨强下的雨滴分离效率大小为:大雨>中雨>小雨;高位引气管对不同粒径的雨滴分离效率可以达到82%以上,高位引气管对粒径较大的雨滴分离效率要高于对粒径较小的雨滴分离效率。（3）通过实验值与模拟值的对比,发现两者的平均误差在11.32%以内,说明采用k-ε模型及多孔介质模型模拟空气滤清器流场是可行的。（4）与普通空气滤清器对比,锥体结构的增加不仅可以使空气滤清器的压力损失降低20%,还能提高空气滤清器流场的均匀性。增设锥体高度能够降低空气滤清器压力损失,但其压力损失并不是一致性的减小;随着锥顶半径的增加空气滤清器流场均匀性变差,压力损失呈先减小后增大的趋势;随着锥体褶高的增加空气滤清器流场均匀性变差,压力损失有增大的趋势。（5）通过响应曲面法分析可知,锥体高度h、锥顶半径r、锥体褶高b₁及入口风速v对新型空气滤清器压力损失均有影响,对压力损失影响显著性大小为:v>b₁>r>h。在本文研究的各参数范围内,新型空气滤清器存在最优结构参数和运行条件使压力损失达到最优值,压力损失为1998.95Pa。最优结构参数分别为h=300mm、r=40mm、b₁=30mm,最优运行参数为v=17.66m/s。