大学生方程式赛车的空气动力学套件设计与优化文献综述

1. 文献综述（或调研报告）：

空气动力学（Aerodynamics）是力学的一个分支，研究飞行器或其他物体在痛空气或者其他气体做相对运动情况下的受力特性、气体的流动规律和伴随发生的物理化学变化。它在流体力学的基础上，随着航空工业和喷气推进技术的发展而成长起来的学科。汽车空气动力学又是空气动力学的一个分支，研究汽车与周围空气相对运动时两者之间相互作用的关系及运动规律的学科，属于流体力学范畴，主要研究汽车、火车等车辆的空气动力学性能、行驶稳定性、操纵性和气动噪声等问题。

流体力学是通过理论分析和实验研究两种手段发展起来的。在发展之初，受制于其问题的复杂性以及计算工具的落后，发展缓慢，直至20世纪50年代随着计算机技术的发展，发展出了计算流体力学（CFD）。该学科是介于数学、流体力学和计算机之间的交叉学科。现已成为研究空气动力学不可或缺的方法^[1]。

流体是液体和气体的统称。流体在剪切力的作用下发生连续变形，因而流体具有流动性。密度、压强和温度是表征流体状态的三个基本参数。

流体运动存在两种数学描述方法：拉格朗日法和欧拉法。

拉格朗日发又名质点法。其核心是研究各个流体质点，又称气流微团在不同时刻其位置和有关物理参数，例如速度、加速度、压强、温度、密度等参数的变化规律。该方法着眼于气流微团，用不同气流微团的运动参数随时间的变化来描述气流运动。

x=x（a，b，c，t）

y=y（a，b，c，t）

z=z（a，b，c，t）

式中a，b，c为某一初始时刻，每个气流微团的空间坐标位置，成为拉格朗日变数。由于气流微团连续存在，因此拉格朗日变数也连续存在。当拉格朗日变数固定时，该方程式代表某气流微团的运动轨迹；当t固定时，此式代表t时刻各气流微团的空间位置。

用拉格朗日法描述气流运动看似简单，但对于空气动力学而言，速度项、加速度项的重要性远大于位置项，因此通过拉格朗日法求解气流参数还需要增加微分项，大大增加了计算难度，且很难找到一个统一的函数形式来描述所有的气流微团各物理参数变化。