随着国内高等级公路的快速发展以及汽车工业的飞速进步,车辆实际行驶速度的不断提高,消费者对车辆的性能品质提出了越来越高的要求。车辆以较高车速行驶时,若受到较高风速的侧风作用,其燃油经济性、操纵稳定性以及乘坐舒适性均会有较大的影响,极端的情况下还会使车辆偏离正常的行驶方向甚至发生侧倾、侧滑等,导致严重的安全问题。同时,对重型半挂厢式货车而言,其自身的特征(长宽比大、车身高度及重心位置高)以及设计的轻量化趋势都会加剧重型半挂厢式货车的侧风敏感性。因此,开展重型半挂厢式货车在高速侧风作用下的气动稳定性研究对于提高重型半挂厢式货车的燃油经济性、操作稳定性、行驶安全性和乘坐舒适性具有重要的理论指导意义和工程应用价值。针对重型半挂厢式货车本身的结构特点及工作环境,本文旨在研究重型半挂厢式货车自然侧风及环境侧风作用下的气动特性,建立重型半挂厢式货车的多体动力学模型,分析及评价重型半挂厢式货车侧风作用下的直线行驶能力,优化重型半挂厢式货车侧风作用下的气动特性及直线行驶能力,为提高车辆侧风作用下的气动稳定性提供可靠的理论依据及有效的研究方法。为此目的,以国际上的通用标模——MIRA阶梯背模型及本校风洞使用的调校模型为基础,对其自然侧风作用下的气动特性进行数值模拟研究和风洞试验验证,得出适用于车辆自然侧风数值模拟的湍流模型及数值模拟方法：将此湍流模型及数值模拟方法应用于重型半挂厢式货车不同车速及不同风速作用下气动特性的模拟计算,再次通过风洞试验验证其正确性,并在此基础上研究了附加装置对重型半挂厢式货车侧风气动特性的影响：采用STAR-CD动网格技术对重型半挂厢式货车环境侧风(超车和会车工况)作用下的气动特性进行了深入研究：对重型半挂厢式货车目然侧风作用下的侧倾、侧滑行车安全进行了分析,并建立重型半挂厢式货车ADAMS动力学模型,对自然侧风作用下空载重型半挂厢式货车的侧偏性能进行分析和评价；利用优化拉丁超立方抽样方法和Kriging模型构建近似模型.对影响重型半挂厢式货车气动稳定性的导流罩形状主要参数进行优化研究。本文的主要研究内容如下1.对自然侧风作用下车辆气动特性模拟的三种方法及湍流模型进行研究。结果表明：方法三及Realizablek-ε湍流模型能很好地模拟稳态和非稳态自然侧风下车辆的气动特性：风洞六分力测量试验及粒子图像测速(PIV)试验很好地验证了湍流模型和方法的正确性2.对重型半挂厢式货车目然侧风作用下气动特性进行分析。结果表明：重型半挂厢式货车的气动力、气动力矩和流场在不同侧风作用下均会发生显著改变；通过风洞六分力测量试验及表面压力测量试验再次证明方法三及Realizable k-ε湍流模型能很好地模拟重型半挂厢式货车稳态和非稳态侧风作用下的气动特性,重型半挂厢式货车侧风作用下气动特性的变化是引起车辆侧风下行驶特性改变的重要因素；附加装置对重型半挂厢式货车侧风作用下的气动阻力特性能起到较好的改善作用。3.对重型半挂厢式货车超车和会车复杂行驶工况下的气动特性进行分析。结果表明：在超车、会车过程中,随着两车相对速度的增加,车辆受到的气动力不断增大；在超车、会车过程中车辆周围的流场产生相互干涉,作用于车身上的瞬时气动压力在整个过程中迅速变化。4.对空载重型半挂厢式货车侧风作用下的行车安全性进行研究。结果表明：侧风风级在9级以下重型半挂厢式货车侧倾的可能性不大；在冰路面上行驶时,5级侧风就会使以80km/h行驶的重型半挂厢式货车发生侧滑；当侧风风级达到7级时,80km/h的行驶车速就使得车辆的侧向偏移值超出安全的范围。5.对空载重型半挂厢式货车侧风作用下的气动稳定性进行分析及优化：结果表明：重型半挂厢式货车导流罩的安装,改变了车辆的气动特性,并影响其行驶特性,这对车辆的燃油经济性和行驶安全性均会产生影响。因此,以重型半挂厢式货车导流罩外形参数为设计变量,重型半挂厢式货车侧风作用下的气动阻力及侧向偏移为设计目标,基于优化拉丁超立方抽样方法进行试验设计；并以试验设计方案为基础构建Kriging近似模型,经验证构建的近似模型可以很好的替代直接数值模拟：以Kriging近似模型为基础根据不同的优化目标采用不同的遗传算法进行优化设计。优化结果表明,与安装初始导流罩的重型半挂厢式货车相比以重型半挂厢式货车侧风作用下的气动阻力为优化目标优化导流罩后,重型半挂厢式货车气动阻力最大降低了11.5%：以重型半挂厢式货车侧风作用下的侧向偏移为优化目标优化导流罩后,重型半挂厢式货车侧向偏移最大降低了10.05%：而以重型半挂厢式货车侧风作用下的气动阻力以及侧向偏移同时作为优化目标优化导流罩后,重型半挂厢式货车气动阻力最大降低了6.23%,侧向偏移最大降低了4.67%。综上所述,本文系统地对车辆高速侧风下的气动稳定性进行了深入细致的研究,对车辆高速侧风气动稳定性研究提供了可供参考的研究思路及方法