王超等设计了利用汽车行驶过程中的风能进行发电的装置，对风力机进行仿真和小型风洞实验研究，重点探究了不同风速下发电装置的发电性能，并估算汽车以90km/h行驶时，所设计的装置可以回收纯电动汽车所消耗电能的10%左右。

徐浩在对铁路货车底部流场进行数值模拟的基础上，采用升阻结合的H型垂直轴风轮及相应的聚流装置设计了专用小型风力发电机系统，降低列车行驶方向对风能回收影响的同时稳定了风轮周边流场，改善了风机的自启动性能。所回收电能为“铁路重载货运列车危险状态检测系统”提供了可靠电源。尽管该项研究的对象为铁路列车，但其研究成果对于电动汽车行驶气流能量回收研究仍具有重要参考价值。

众多企业和科研单位也开展了对电动汽车风能回收的研究。杭州风光能源设备有限公司申请获得了一种电动车载风力涡轮式发电机的专利权；

广州大学申请获得了一种车载风力利用装置的专利权；重庆文理学院提出基于文丘里效应的车载风力发电机的发明专利申请。

纯电动汽车迎面气流回收系统旨在解决目前电动汽车续航里程问题，通过低成本的设备实现续航里程的增加，同时还符合电动汽车绿色环保的特点。在续航里程相同的情况下，配备了气流能量回收装置的纯电动汽车可减少电池容量，降低电动汽车的成本。根据初步的分析和相关参考文献的研究，当汽车以90km/h行驶时，所设计装置可以回收电动汽车所消耗电能的10%左右。以比亚迪E6车型为例，电池组重量超过600kg，容量为60kWh，电池能量密度为100W·h/kg，理论续航里程300km。在比较理想的路况下，1kWh的电量可行驶5-6公里。目前锂电池1kWh电大概要1200-1500人民币，采用本项目研究成果后，在现有配置下E6续航里程可提升到330km，在保持续航里程参数不变的条件下可降低电池成本约7000元人民币以及约2.1%的整车重量。

在动力电池性能和成本等因素制约下，大幅度提高电动汽车续航里程还很困难。因此，尽量降低电动汽车的行驶阻力和能耗，充分利用再生能量，是提高续航里程的有效途径。

本文从回收电动汽车迎面气流能量的角度，利用电动汽车前舱空间设置包括风道和风力机的风能回收系统，将风能转化为电能，同时研究风能回收系统对降低汽车风阻的效果，从而实现纯电动汽车续航里程的增加。

主要研究内容如下：在研究了小型风力发电理论、各类小型风力机类型及特点的基础上，选择了升阻结合式的垂直轴风力机，结合国内外对小型风力发电系统在特殊场合应用的研究现状及发展趋势，确定了最终的风能回收系统总体方案。

通过实车试验，对比有无风道两种情况下车速与前舱内风速之间的关系。基于浓缩风能型风力发电机能量转换理论，研究不同风道对气流的增速和引导效果，设计出本文的风道方案。根据可利用风能的大小及纯电动汽车前舱空间尺寸，选型并设计了升力型风力机的叶片数、叶片弦长、实度比、叶片翼型、叶片材料等。

在升力型风力机的基础上，通过试验的方式研究不同类型、不同叶片数的阻力型叶片对原升力型风力机启动性能和输出功率的影响，得到最终的升阻结合式垂直轴风力机方案。为验证风道和风力机的性能，本文在CATIA中建立风道和风力机模型并将模型导入Ansys Workbench中，经过有限元仿真得出风力机运转的过程中风道内的流场情况，对风力机的模态分析还找出了风力机易受破坏的部位。

风道和风力机设计完成后，在Ansys CFX中研究风能回收系统对整车的空气阻力和空气升力的影响。在CATIA中分别建立原车模型、带有风道的原车模型、带有风道和风力机的原车模型，设计计算域，通过Ansys CFX后处理模块将汽车外流场的计算结果可视化，分析不同模型对汽车外流场的影响以及纯电动汽车空气动力学性能的变化情况。

最后，通过两次台架实验，找出回收效率与车速的关系，验证了风能回收系统的实际性能。第一次台架实验通过搭建包括风力机、风道、中型风扇、测量仪器等在内的实验平台，测量出不同风况、风力机处于不同位置情况下风道内的流场及风力机转速情况，找出了风道和风力机的最佳匹配位置。第二次实验使用大型风扇模拟外界风速，在第一次实验的基础上添加发电机、整流器、蓄电池、万用表等设备，得出风速在20km/h-60km/h之间时的风能利用系数。最后以奇瑞瑞麒M1EV纯电动汽车为例，估算本文设计的风能回收系统可回收的电能以及可为纯电动汽车节约的成本。