随着汽车能源问题日益显著,人们意识到提高车辆燃油经济性的必要,这推动了车辆气动减阻的研究。目前,气动减阻的方法有被动减阻和主动减阻,其中被动减阻有较好的应用,而关于主动减阻的研究却很少。为了获得有效的主动减阻效果,首先需要对汽车周围流场进行深入分析,探索其气动阻力形成机理,瞬态结果能更加精确的反映流场特性,故对汽车瞬态流场特性的研究格外重要。这样,在了解汽车瞬态流场特性的前提下,继而有针对性的进行流场主动控制,从而有效降低汽车空气阻力。本文选取国际标准MIRA阶背模型,对其进行瞬态气动特性仿真。获得的瞬态结果进行时间平均获得时均流场数据,通过时均流场获得其规律性较强的宏观流动结构状态。通过瞬态流场观察复杂的小尺寸涡结构,探索真实流场的随机特性。这样在流场研究的基础上通过基于LBM方法的Power FLOW软件,应用射流技术进行流动控制,达到减阻效果,为将此减阻方法应用到实车上提供指导。本文研究内容主要包括两部分:流场结构研究和射流减阻研究,主要的结论如下:1、从时均结果分析基本MIRA模型的流场结构:模型尾部流场中含有复杂的涡结构,它们对整车的气动阻力贡献非常大。其中后风窗的分离涡由于受C柱涡的影响,呈现复杂的三维结构,形成较大的负压区;C柱涡在向后发展的过程中范围变大,能量增高,对气动阻力影响很大。对分离涡和C柱涡的有效抑制将促进整车减阻效果。2、从瞬态结果分析基本MIRA模型的流场结构:瞬态流场更加复杂,也更加接近真实的流场结构。在瞬态流场中并不能清晰地观察到大尺寸、稳定的涡核,在车轮、后风窗以及车尾处存在许多的小尺寸、非稳态涡结构。从监测点的频谱分析发现,在发动机舱上面、车顶、侧窗和车身侧面存在明显的振动频率f=23 Hz的流动结构,在车尾侧面上方区域存在振动频率f=12 Hz的流动结构;通过压力和速度脉动结果发现,在车尾和后轮以及车身侧面下沿处存在较大的振动。3、为了改善MIRA模型尾部复杂的流场结构,尤其为了减弱后风窗的分离涡和C柱涡强度,在尾部的ABCDE五个位置设置射流,通过改变射流孔径和射流速度,讨论在不同射流工况下的减阻效果,观察其流场变化并探索其减阻机理:在A位置(车顶后缘)射流获得7%的减阻效果,A位置射流减小了后风窗气流的分离,后风窗和车尾的负压均有所改善。B位置(后风窗两侧)射流获得10%的减阻效果,B位置射流降低了C柱涡强度,由于C柱涡是一对拖拽涡结构,对阻力贡献很大,因此B位置射流能有效降低阻力。C位置(后风窗下沿)射流获得10%的减阻效果,C位置射流将后风窗的大尺寸的分离涡分解为两个较小的分离涡,涡强度变弱,因此整车风阻系数降低。D位置(行李箱两侧)射流获得8.7%的减阻效果,D位置的射流阻滞了车身侧面的气流流向行李箱上方,因此减弱了汇入后风窗分离涡和C柱涡的气流能量,从而达到减阻效果。在E位置(行李箱末端)射流获得6.7%的减阻效果,此处射流相当于在车尾竖立一块挡板,这减小了气流整体的流动速度,根据伯努利原理车尾的负压有所增大,因此可以降低阻力。4、初步尝试在五个位置全部设置射流,获得9.1%的减阻效果,此组合射流并没有获得更大的减阻效果。这是由于在组合射流工况下,ABC位置射流会增大后风窗处的负压,这有利于减小空气阻力,但当气流向后流动到达车尾时受到DE射流的影响,流动受阻,反而降低了车尾的负压,这样DE射流抑制了ABC射流的效果,使整车风阻并不能获得最大程度的降低。本文通过瞬态流场仿真分析,使我们更进一步理解了MIRA模型的流场特性,并且通过射流方式达到了很好的降低气动阻力的效果,这对于汽车气动减阻的开发具有很好的指导意义。