当今国内外针对汽车绕流的数值求解精度问题,气动阻力值已接近工程需求,但尚有一定的提升空间,而气动升力值尚不能满足工程需求。研究表明,不合理的湍流模型是数值求解误差的最主要来源,所占比重达15%。当前,尚没有一个湍流模型是普适的,还须以具体流动特性的深入了解为基础发展与之相适应的模型。然而,汽车三维绕流特性尤为复杂,一方面缺少完备的实验手段能够准确还原并测量汽车周边流场,揭示其机理;另一方面尚无足够的计算资源可对其进行直接数值求解,因此至今人们还没能全面、深入地掌握其规律,并发展与之相适应的湍流模型。传统汽车绕流数值求解所应用的湍流模型大多基于“通常”条件推导而成,计算结果难免差强人意。为此,本文在对汽车绕流内在机理和结构深入研究的基础上,提炼精准湍流模型,构造高精度数值求解体系,为提高数值模拟的准确度,改善汽车气动特性提供可靠的理论依据及有效的研究方法。本文的主要研究内容如下:1.研究汽车绕流典型局部流动,揭示其内在流动机理。考虑流体力学基本理论及常用湍流模型的构造思想和特点,总结常用湍流模型模拟汽车绕流时存在的问题,特别是对流动分离模拟的不足,并提出假设:湍流模型对转捩的捕捉能力是准确模拟汽车绕流的关键。之后,通过构造合理计算模型及求解环境,将汽车各局部流动等效为若干近似简易模型,并利用大涡模拟方法对其典型流动机理进行数值研究,揭示汽车绕流各部位真实流动信息,并通过对比常用湍流模型计算结果,验证假设,做出结论。2.针对汽车绕流稳态问题,提出了一种能够准确捕捉转捩现象的Modified LRN（Low-Reynolds-Number）-ε湍流模型。理论分析汽车周边流动转捩的类型,总结数值研究现状,将流线曲率因子及响应阈值引入LRN k-ε（Jones和Launder）模型,以改进该模型对湍流耗散率的过强依赖性及全应力发展预测不足等问题,进而获得一种能够准确预测转捩的改进低雷诺数湍流模型（Modified LRN k-ε）。利用该模型计算涡轮叶栅流、类车身T3系列平板流、类车体三维圆柱绕流及汽车绕流典型局部流动,结果表明Modified LRNk-ε模型对不同雷诺数下,各种类型转捩的预测值与实验较为接近。3.针对汽车绕流瞬态问题,提出了一种能够准确捕捉转捩现象的CLES（Constrained Large-Eddy Simulation）湍流模型。针对汽车绕流瞬态求解,通过分析常用分区法与非分区法 RANS（Reynolds-Averaged Navier-Stokes Equations）/LES（Large Eddy Simulation）混合湍流模型的构造思想及特点,引入约束大涡模拟思想,结合Modified LRNk-ε湍流模型,提出一种能准确捕捉转捩现象的约束大涡模拟方法（转捩LRNCLES）。引入类车体三维圆柱绕流、典型管道流动及类车身二维机翼绕流,全面验证转捩LRN CLES模型对各种类型流动的转捩预测能力。最后利用该模型数值研究自由剪切作用下的空腔流,并引入流场及声场实验结果评估转捩LRN CLES模型对复杂自由剪切流的模拟能力。4.建立了一套适用于汽车绕流的标准化高精度数值求解体系。介绍计算流体力学的误差来源,重点阐述汽车绕流数值计算中的经验误差及离散误差。考虑汽车绕流机理,针对数值计算中各个求解策略,包括计算模型、计算域、边界条件、网格策略、离散格式,对比计算效率及精度,最大程度减少离散误差及经验误差,最终建立了一套基于Modified LRN k-ε模型及转捩LRN CLES模型的高精度标准化数值求解体系。5.实车模型验证。考虑汽车是一种外型高度复杂的模型,车身附件相互干扰,同时,被重点关注的通常都是整车气动特性,流场的复杂性及计算量均大为增加。为此,Ahmed类车体、某实车模型及雨刮器模型被引入以验证标准化高精度数值求解体系的准确性,常用湍流模型也被引入作为对比。结果表明本文建立的数值求解体系能够准确模拟复杂实车的绕流特性,特别是对气动升力的数值计算,精度高于常用湍流模型。综上所述,本文考虑汽车绕流分离及转捩机理提出的基于Modified LRNk-ε模型及转捩LRN CLES模型的标准化高精度数值求解体系能为汽车气动特性的研究提供可靠理论依据及有效数值解决方法。