汽车列车由于车身结构、人机工程学的限制,整体造型须呈方箱形式,气动阻力系数普遍偏高。随着我国汽车列车的保有量逐年增加,提高其气动特性和燃油经济性要求日益凸显。驾驶室前部正压区及货箱尾部负压区是汽车列车气动阻力的主要来源。若要改善整车气动特性,改变这两个区域的空气流动结构则显得非常重要。交通工具设计中,常会通过仿生设计实现降低气动阻力的目的,但在汽车设计领域,其设计对象多集中于乘用车。本文针对汽车列车产生气动阻力的关键位置—驾驶室前端、驾驶室与货箱间隙、货箱尾部,从仿生设计入手,对汽车列车形态仿生减阻特性进行研究。本文的主要内容为:(1)汽车列车数值模拟与风洞试验验证。建立对标汽车列车简化模型,使用雷诺时均法SST k-ω湍流模型对该车型进行不同来流速度的数值模拟,将仿真结果与风洞试验中天平测力法和PIV法采集的结果进行对比,二者吻合较好,验证了本文采用的数值模拟方法的准确性和可信性。(2)仿生形态提取。基于汽车列车的形态比例关系与造型风格,选择猎豹奔跑时头部和背部侧视轮廓作为汽车列车形态仿生原型。分别对两个位置的形态曲线进行提取、简化和演变,以适应后续的驾驶室、货箱的形态设计。(3)汽车列车仿生驾驶室气动特性研究。基于前期头部轮廓仿生形态演变,设计原发动机舱位置向前凸出的“车鼻”式驾驶室形态。数值模拟结果表明凸出位置形成的涡旋对外侧气流形成一定的“涡垫”效应,有效减小了驾驶室与货箱前部的正压区面积和压力值,从而降低了整车气动阻力系数。进一步研究了凸出部分的长度、凸出部分与A柱夹角对“涡垫”效应以及整车气动特性的影响。(4)汽车列车仿生货箱气动特性研究。基于前期背部轮廓仿生形态,通过GTS模型数值模拟初步获得合理的形态参数及减阻效果。参考该试验结果,设计仿生流线型货箱模型方案并展开数值模拟。结果进一步表明货箱流线型设计可以有效降低汽车列车尾部气流分离程度,减小该位置低压区形成的阻力,进而减小整车压差阻力,降低气动阻力系数。(5)汽车列车整体仿生造型设计。完成汽车列车仿生减阻验证后,以猎豹面部为仿生原型,提取其眼角两侧黑线与眼睛轮廓线。在视觉动力学理论指导下,进行形态简化与演变,参考对标车型驾驶室尺寸,开展进气口外轮廓、进气格栅和车灯组形态探讨,验证仿生设计与视觉动力学相结合的汽车造型设计方法。