汽车实际路面行驶时,汽车相对地面与空气运动,地面与空气相对静止,地面不存在边界层。而汽车模型的风洞实验中,空气相对地板与汽车运动,地板与汽车模型相对静止,地板表面会发展生成边界层,边界层的存在会对汽车模型周围的流场及其所受到的气动力产生影响。针对这一问题,本文采用数值模拟的方法进行了如下三个方面的研究:(1)研究了地板表面边界层的发展过程及其影响因素,研究得出:(1)在区间x=0.75-1m内因发生了转捩导致壁面剪切应力发生了突变,随流向边界层不断增厚但其增长率不断下降,由于边界层不断增厚导致计算域产生了一定的静压与动压梯度;层流边界层内以粘应力为主,其在一定高度内保持稳定之后迅速衰减,湍流边界层在层流底层中以粘应力为主,在对数律层以及外层以雷诺应力为主,在过渡层二者均存在,不同位置湍流边界层仅在外层存在差异;在转捩过程中,雷诺应力不断增大且达到最大值时对应的法向高度不断降低,粘应力在壁面附近的平稳段消失并不断增大;层流与湍流边界层的速度型剖面曲线以及法向速度梯度曲线均存在交点,在二者法向速度梯度相等的高度监测到了流向总压在转捩区间的突变。(2)粗糙度的增大推迟了转捩的发生,提高了湍流边界层的增长率,使湍流边界层的粘性底层消失其他分层整体下移;湍流度的增大与风速的提高使边界层更易发生转捩,但降低了湍流边界层的增长率;压力梯度的增大会推迟边界层的转捩,大幅降低边界层增长率但是不会影响边界层的结构分层。(2)采用driver模型研究了地板边界层对汽车模型受力及其周围流场的影响,研究得出:(1)地板边界层的存在降低了地板附近车前来流以及车底的流速,造成了车头下方压力的降低以及车底压力的升高。受车底流场改变的影响,尾流中上方涡流形态未发生改变但强度发生了改变,下方涡流形态与强度均发生了改变,二者涡核处的涡量峰值均有不同程度的提高,尾流的改变造成了尾部压力的升高。(2)对于1比2.5的模型中风速越小边界层的影响越大,而1比4的模型中地板边界层的影响基本不受风速影响,相同风速下比例模型越小受地板边界层的影响越大,1比1的模型中地板边界层的影响基本可以忽略,且地板边界层对不同车型产生的影响不同,对方背模型产生的影响最大,阶背模型次之,对快背模型产生的影响最小。(3)提出了“抬高地板+分布式抽吸”的地板边界层控制方案,设计了实验台并研究了多孔抽吸板的抽吸规律:(1)通过设计实验台前后缘、支撑以及平台尺寸确保了实验台不会对模型流场以及受力产生不可忽略的影响,实验台表面设置多孔抽吸板以消除其表面再次生成的边界层。(2)采用全因子法构建并计算了120个工况的DOE矩阵,计算结果中发现了当孔间距与孔径的比值大于2.5时,边界层厚度与抽吸压力呈负相关,当该比值小于2.5时二者呈正相关。在每列抽吸孔的孔心连线上负压与高压交替变换,当孔间距与孔径的比值小于2.5时,随抽吸压力的不断增大孔后缘平板上方形成的低速高压区不断增大从而导致边界层厚度不降反增。根据DOE矩阵建立了二阶响应面模型作为预测模型,主效应分析中发现孔间距对抽吸效果影响最大,交互效应分析中发现孔间距与孔径的交互作用最强;根据DOE矩阵建立了径向基神经网络模型,并在此基础上采用自适应模拟退火法进行了优化后找到以最小化边界层厚度为目标的最优解,采用该最优解可以将边界层厚度控制到1.9mm以内,并验证了该最优解的正确性。