介质阻挡放电(DBD)等离子体激励器因其结构简单、响应迅速、功耗低、易于布置等优点,已逐渐成为流动控制领域的重点研究方向之一。本文将DBD等离子体激励器应用于汽车尾流场流动控制研究,通过气动力测量、表面压力测量、PIV速度测量等风洞试验方法,分别阐述了线形等离子体激励器以及等离子体涡发生器对Ahmed模型尾流场的控制机理及规律;同时,基于静态试验获得的离子风速度特性对Suzen仿真模型进行参数修正,提高了离子风仿真精度,成功应用于汽车复杂外流场的流动控制仿真中,并且,修正后的Suzen模型可作为重要的参考模型应用于不同领域的流动控制研究中。首先,在静态环境下研究了离子风的气动特性,分析了线形等离子体激励器结构参数及激励参数对离子风强度的影响,并以最大离子风速度为主要指标,确定了激励器上下电极宽度、电极间隙、介质厚度、激励频率等参数,提高了激励器性能;试验测得不同激励电压下离子风的速度特性,为建立离子风强度与流动控制效果之间的联系以及仿真模型的参数修正提供了详细的数据参考。其次,利用线形等离子体激励器对快背式Ahmed模型尾部流动进行了比较全面的研究,分析了激励器安装位置、激励电压、来流风速、侧风环境以及多组激励器组合工况对减阻效果的影响。研究发现,线形激励器可以通过在气流分离点流向注入动量抑制模型尾部斜面上方分离泡的产生。尾部斜面表面压力的变化受局部气流加速以及斜面上方分离区抑制两个因素的影响,虽然斜面顶部的气流加速导致该区域的压力下降,但分离区的抑制导致了尾部区域的整体压力上升,从而减小了气动阻力。在最大离子风速度与自由来流之间速度比达到17%以上时,激励器控制即可以达到最大减阻率,约为-7.9%,存在侧风时,激励器产生的减阻效果随着横摆角度的增大逐渐下降。第三,将线形等离子体激励器与弧形尾板结合,对方背式Ahmed模型进行流动控制研究,分析了尾板直径、激励器安装角度、激励电压等参数对减阻效果的影响。研究发现,线形等离子体激励器可有效推迟气流在尾板上的流动分离,缩短尾迹长度,同时平顺尾流,使尾流中的平均压力提升,进而起到减阻的效果。不同激励器安装位置下的减阻率对比发现,15°安装角度时的减阻效果最优。最佳尾板尺寸并不固定,取决于该风速下激励器起到的主动减阻率与尾板起到的被动减阻率占总减阻率的比重。风速较低时,主动减阻率占优,此时最佳尾板直径与获得最大主动减阻率时的尾板直径相同,为40mm;在高风速时,离子风控制能力下降,此时被动减阻率占优,最佳尾板直径与获得最大被动减阻率时的尾板直径相同,为50mm。低风速时,17kV的激励电压可获得9.02%的最大总减阻率,若离子风强度继续提高,有望获得更大的减阻效果。第四,将等离子体涡发生器(DBD-VG)应用于快背式Ahmed模型尾流控制研究,分析了涡发生器对向距离、背向距离、流向长度、安装位置等因素对减阻效果的影响。研究发现,DBD-VG诱导的流向涡可通过增加来流湍流度,促进模型尾部斜面上方高速气流与近壁面低速气流的相互掺混,从而抑制分离泡的产生,起到减阻的效果。减阻效果随着DBD-VG总放电长度的减小而下降,但DBD-VG的背向距离对减阻率影响最大,其次是对向距离,而流向长度的缩短,对减阻率的影响最小。安装DBG-VG时,要尽量将激励器末端布置在分离线上,使得纵向涡的生成及发展在分离线之前,起到的流动控制效果最佳。DBD-VG不需要精确布置在气流分离点,因此比线形等离子体激励器更具通用性,在低速时,13kV激励电压可获得高达-8.51%的减阻效果,相比线形激励器具有更强的流动控制能力,但同时需要消耗更多的能量。第五,利用Suzen提出的数值仿真模型,通过自定义标量方程,将求解等离子体方程得到的洛伦兹力引入到纳维-斯托克斯方程的体力项中,实现等离子体方程与流体方程的耦合求解。利用离子风的静态试验结果对Suzen模型进行修正,使其适用于不同激励电压条件,为研究等离子流动控制提供了一个满足不同激励强度的仿真参数;修正后的体积力与电荷密度分布符合等离子体放电的变化趋势,得到的最大离子风速度与试验结果误差在5%以内。将修正后的Suzen模型成功应用于汽车外流场流动控制,与风洞试验结果具有较好的一致性。同时,大涡模拟的瞬态数值计算表明,激励器抑制了模型尾部周期性分离涡的产生,使尾流中涡量显著下降,从而减小了能量耗散,降低了模型气动阻力。本文通过风洞试验与数值仿真研究,推动了等离子体流动控制技术在汽车减阻领域的发展,为该技术的实际应用积累了重要的经验方法与数据基础。