随着世界范围内交通拥挤、环境污染和能源危机等问题的日益突出,发展城市轨道交通越来越引起世界各国的高度重视。地铁因其安全、舒适、快速、准点、载客量大、低能耗、低污染的特点,越来越受到亲睐。伴随着世界城市地铁的大量兴建和飞速发展,人们越来越多地关注地铁环境质量的问题,具体包括地铁环境内的空气质量、温度、湿度、风速以及风压等。本文以城市地铁隧道和车站为研究对象,应用计算流体动力学(CFD)软件CFdesign8.0对地铁区间隧道和地铁车站内空气的流动特性进行了数值模拟研究:列车运行时的活塞效应对隧道内空气的流动特性有显著的影响。本文对地铁单线隧道内的活塞风特性进行了模拟研究,得到了列车速度、阻塞比等因素对列车活塞风的影响,并讨论了双线隧道内两列车相向行驶时隧道内的流场分布情况。地铁车站内的空气流动是极其复杂的三维非稳态湍流流动。本文通过简化建立起地铁车站的三维几何模型,对不同环控制式下的五种典型行车状况(即单列车进站、单列车出站、一列车进站同时一列车出站、两列车同时进站及两列车同时出站)时地铁车站内的空气流动情况进行了瞬态模拟,得到了不同工况下车站内详细的流场分布,并在此基础上讨论了列车的运行对站内环境的影响以及活塞效应在车站通风中的作用。空气温度也是地铁环境控制中的重要指标之一。本文对地铁热环境进行了分析,对地铁系统内各种内热源的发热量进行了估算,并通过求解地铁车站内热量平衡的微分方程得到站内温度随时间变化的函数关系式。