随着FSE(电动方程式汽车大赛)赛事的发展,双电机和轻量化等提高赛车动力性的方法成了各车队追逐的热点。但要想在竞争日益激烈的赛事中脱颖而出,还需要兼顾赛车的操纵稳定性。在此背景下,应用于F1赛车上的空气动力学套件也被引入了大学生电动方程式大赛。以尾翼为代表的空气动力学套件,能为赛车提供额外的下压力,增强轮胎与地面的相互作用、提高过弯速度。传统赛车尾翼的攻角无法改变,明显不适合用于情况多变的赛道。因此在动态赛占据大量比重的赛事中,有必要设计开发一款能根据赛道工况改变攻角的可调尾翼,充分发挥尾翼的空气动力学特性,提高赛车的比赛成绩。本文依托广东工业大学电动方程式赛车项目,从赛车外流场数值模拟和可调尾翼控制器设计两个方面对FSE电动赛车可调尾翼系统展开了研究工作,具体内容包括:(1)在空气动力学的理论基础上,对赛车行驶过程中的外流场特性进行了分析和研究。使用CATIA软件对我校赛车进行等比例三维建模、并将赛车模型进行适当的简化。在此基础上将模型导入ICEM软件,进拓扑处理、计算域绘制及网格划分。根据汽车空气动力学数值计算理论,进行边界调节的设定,对未加装空气动力学套件的赛车进行空气动力学仿真。根据仿真的赛车压力云图、外表面速度矢量图等对赛车的外流场进行分析,从仿真的数据分析气动力对赛车造成的影响。(2)根据CFD仿真的结果,发现未加装空气动力学套件的赛车在行驶过程中受到的气动升力为正值,在高速过弯的过程中容易出现侧滑的现象。在汽车空气动力学的理论研究基础上对赛车进行气动造型优化,为赛车设计并加装尾翼等空气动力学套件。结果表明空气动力学套件为赛车提供了下压力。在此基础上,重点探究了赛车尾翼攻角与赛车气动参数的关系、寻找适合不同赛道工况的尾翼攻角组合。(3)参考赛车外流场仿真的结果,进行FSE电动赛车可调尾翼机构的设计。根据PID控制策略设计可调尾翼控制器,并在Matlab/Simulink软件中建立控制器模型。实车验证数据表明,相比攻角固定的尾翼,基于PID控制的可调尾翼系统能提高赛车的耐久赛成绩,证明了可调尾翼的可行性和实用性。