目前我国已经开通的高速列车线路中,绝大多数必须经过隧道,武广、郑西等高铁线上隧道占比接近线路总长的20%,所以高速列车在隧道内会车在所难免。高速列车在隧道狭小的空间内高速运行,由于隧道壁面限制和隧道入口效应的影响,其周围空间会形成复杂的流场。而且两车在隧道内交会时的气动压力变化比明线会车更加复杂和剧烈,所以作用在车体上的气动载荷将会显著增强。列车尾车尾流会不断脱落,其脱落频率可能影响列车车体的振动及疲劳可靠性。因此,采用合理的数值模拟方法研究列车隧道会车流场及气动载荷特性,进而研究气动载荷对车体振动及疲劳强度影响的分析方法,对高速列车的空气动力学性能及疲劳可靠性设计具有重要的意义。本文首先对比分析了湍流的数值模拟方法,选择延迟脱体涡模拟方法研究列车隧道空气动力学;使用有限体积法数值计算单车通过隧道、短隧道会车及长隧道会车三种运行工况下列车的气动力特性及表面压力分布;建立列车头车及中间车的有限元模型,使用有限元分析法对其进行了模态分析,对三种工况的压力波进行了频域分析;使用有限元法对气动载荷作用下的车体疲劳强度分析方法及压力波对车体疲劳强度的影响进行了计算分析。主要的研究内容如下:首先建立了某型高速列车三节车模型,采用延迟脱体涡模拟方法,分别模拟计算了单车通过隧道、短隧道会车及长隧道会车三种运行工况,获得流场的数值结果。通过将单车通过隧道的计算数据与实测数据做对比,验证了计算模型及数值计算的准确性;通过测点压力曲线、列车气动力系数曲线及典型时刻压力云图分析流场在整个运行过程的变化情况;通过涡旋强度及尾车流线图分析了尾涡的流动规律。数值计算结果显示,列车短隧道会车工况压力波负压最大,隧道通过工况次之,长隧道会车工况压力波最小;隧道入口效应会影响列车运行阻力,但是对升力及侧向力影响很小。最后通过列车尾涡变化及车体压力云图比较了雷诺时均法和脱体涡模拟方法的区别,雷诺时均法并不能识别出列车尾部的涡旋,尾流仅仅能够表现出两股气流在列车尾部进行分离,向后流动;而脱体涡模拟可以较好的捕捉到列车尾部流动中的涡流成分,可以清楚看见尾部涡流向后延伸脱落,所以在重现流场涡流方面脱体涡方法优于雷诺时均法,更能表现出流场实际的状态。建立了高速列车头车及中间车的有限元模型并对模型进行了网格敏感性检验,分析标准对车体振动模态一阶垂弯频率的规定值,然后采用Block Lanczos方法计算了中间车白车身的自由模态、整备自由模态及头车白车身的自由模态,计算所得结果均满足标准要求;对比分析了不同模态频率下的模态振型。模态振型结果显示整备状态下列车底架容易出现局部振动,而侧墙区域单独出现局部模态几率较小,一般是伴随整体模态出现。接着在傅里叶变换理论的基础上,引用了工程上计算功率谱密度的公式,对高速列车三种隧道运行工况的气动压力波进行频谱分析,总结不同测点波动的主频率及短隧道会车工况下列车尾涡的脱涡频率,脱涡频率无量纲化后与文献数据吻合;结果显示三种运行工况下压力波主频率处于低频。使用时间积分方法将车体测点瞬态压力波转化为侧墙气动载荷,模拟气动压力波的动态作用过程;采用惯性释放法消除了约束点的异常应力集中并对车体进行了有限元计算分析,绘制车体铝合金材料的Goodman疲劳强度曲线,节点应力范围均在曲线内,符合疲劳设计要求;分析了气动载荷影响下车体疲劳强度的变化。气动载荷对疲劳强度影响较大,短隧道入口效应情况下气动载荷使得关注点安全系数下降比较明显。本文采用的高速列车隧道会车数值模拟方法、车体模态及气动载荷的频域分析方法、气动载荷对车体疲劳强度的分析方法等,为高速列车的空气动力学性能及气动载荷作用下车体疲劳可靠性设计提供了参考方法。