随着我国科技的发展,汽车已经成为人们生活所必需的交通工具。汽车车轮附近的流动状态是汽车空气动力学研究的重点,在车轮的空气动力学研究当中,车轮的运动状态是其中最为主要的问题,车轮旋转将会影响到评价汽车空气动力学性能的好坏,车轮旋转对整车的气动力、噪声、热管理和水管理等方面都有极大的影响。虽然现有多种方法可以在仿真中实现车轮旋转,但每种方法各有优劣且不能满足当下汽车空气动力学需求。因此分析汽车车轮旋转方法的优异,找到更符合实际运动的仿真方法,并研究车轮旋转对汽车气动阻力的影响,具有非常重要的意义。本文基于CFD仿真方法,利用计算流体力学软件STAR-CCM+,对旋转车轮附近的流场进行研究。主要研究内容如下:(1)首先计算圆柱旋转,研究物体旋转影响流场的机理:旋转会改变分离点的位置,影响模型前后压力差,改变流场结构。(2)然后以单个车轮和快背式DrivAer模型为研究对象,通过风洞试验PIV技术探索旋转对流场结构的影响,研究发现单个车轮旋转时,尾部无规则湍流运动变得更具规律性;整车车轮旋转时,车尾旋涡变小并且旋涡位置向后移动。(3)其次研究不同旋转方法的区别,对比分析旋转壁面(Rotating Wall,RW)、多重参考坐标系(Multi Reference Frame,MRF)及滑移网格(Sliding Mesh,SM),探索不同旋转仿真方法的差异。研究结果表明,不同的旋转方法获得车轮附近流场存在较大区别,获得的流场数据也相差较大。根本原因为算法上的不同,RW方法仅仅是网格节点赋予角速度进行计算,且车轮一些横向表面流场没有正确地流动;MRF方法则是引入参考坐标系进行旋转,同时因为参考系的引入也带来了压力梯度,仅数值上的坐标系进行了旋转;SM方法则是实时地网格旋转运动,真实地反映运动工况,但与MRF方法相同不能处理车轮旋转时与地面接触的情况。根据各自优缺点将旋转方法进行组合,找到两种组合方法:SMRW方法(SM and RW,SMRW)和MRFRW方法(MRF and RW,MRFRW)。通过仿真计算并与试验结果对比,研究发现两种方法几乎不受到任何限制,但MRFRW方法与试验值误差较大,而SMRW方法在允许误差之内具有较高的准确性,最终确定SMRW方法为本文研究车轮旋转的仿真方法。(4)最后计算不同造型的DrivAer模型并采用前面提出的SMRW方法应用到本文接下来的研究中,研究车轮旋转对整车气动阻力的影响。通过计算不同造型DrivAer以不同的车速行驶,发现车轮旋转对气动阻力影响较大,DrivAer模型车轮旋转比车轮静止时受到的阻力有所降低,车轮旋转后直接改变了原来气流的静止状态,带动车轮附近气流流动减小了车轮后面滞留区域,改变了车身底部流场进而影响汽车车尾部的流动状态。计算结果表明阶背式和快背式的阻力系数降幅基本相同,方背式降幅最小。