在欧美一些汽车工业发达的国家，CFD 技术从上世纪六十年开始在航天方面迅速发展。 到了九十年代后，CFD 技术在各大汽车公司得到了进一步的推广和发展。到了二十一世纪， 国外的各大高校也开始广泛使用 CFD 来计算、仿真、分析。CFD 技术的应用可以减少原型机 的制作，降低费用，缩短实验周期，并且可以得到比较准确理想的实验效果。

近年来，汽车空气动力学研究在国内日趋成熟。CFD 方面国内的研究最早是湖南大学的 谷正气教授在 1987 年开始的[2]。现在，对汽车作外流场仿真是国内许多高校和研究机构的研 究手段。一些 985 高校如湖南大学、同济大学在这方面做了很多研究，并且通过将 CFD 仿真 结果和风洞试验结果比较，取得了很大成果。

FSAE 赛事创办至今，已经有三十多年历史。许多研究机构和高校把一些先进技术试用 于这项赛事中。我校车队，南京理工大学 NUT 车队作为较早参加国内赛事的高校之一，也逐 渐开始将 CFD 技术置于越来越重要的地位。

1.4 车身优化设计研究方法

1.4.1 研究方法

车身优化设计主要集中在气动造型即空气动力学研究，主要有三种研究方法：实验研究 法、理论分析法、数值计算法[3]。 当前主要使用实验研究法，包括风洞试验和实车道路试验。 风洞试验在世界各大车企中应用广泛，并且可以揭示整车流场品质，实验结果直观可靠。理论文网

本科毕业设计说明书 第 3 页 论分析法则是利用数学的方法，相比于实验法比较抽象。是通过对实验找出问题的主要因素， 做简化近似处理，总结出基本的规律，从规律中抽象出比较合理的数学模型，建立工程经验

公式，最后通过封闭的方程求解得到最终参数。数值计算方法（CFD）是现代计算机技术发 展的产物。CFD 技术利用了计算机强大的计算能力，求解出对流体运动的控制方程，从而获 得了实验对象的流场特性和性能[4]。

由于大学生方程式赛车规则规定，赛事车辆最多只能连续使用两年。鉴于 FASE 赛事制 造周期短、学校实验条件所限，不能进行风洞试验。车身优化设计的研究主要采用计算流体 力学（CFD）的方法。

主要过程如下：

1、以 2015 年赛车为原型，建立车身三维模型

2、通过 Fluent 模块对车身进行外流场分析

3、根据分析结果提出优化方案

4、对优化后的结构做外流场分析，验证结果

1.4.2  关于软件

沿用 NUT 车队规范，三维建模使用 CATIA V5 R19，二维工程制图软件为 AutoCAD 2007。 外流场分析使用 ANSYS 15.0 软件一系列模块。

1.5  大赛规则对于车身的限制

大学生方程式赛车的设计又有一定的规则。根据最新的 2016 年的大学生方程式汽车大赛 规则，有如下几点：赛车的式样必须车轮外露和座舱敞开（方程式赛车式样），并且赛车的四 个车轮不能在一条直线上。车轮外露指的是：1、从垂直车轮上方看， 前后车轮上半部分（上 半 180° ）不允许被遮挡。2、从侧面看，前后车轮不允许被遮挡。3、在转向轮指向正前方 时，赛车的任何部分都不能进入排除区。从赛车侧面看，排除区长边界由比赛轮胎前轮外径 前 75mm 和后轮外径后 75mm 的竖直延伸的两条线组成，宽边界为从轮胎外侧平面到轮胎 内侧平面[1]。

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图 1.1 排除区