高速列车通过隧道的空气动力学效应较明线上的更加剧烈,造成的后果也更加严重。国内外学者已经对隧道内的瞬变压力及洞口微压波等现象进行了大量研究。列车进入/离开隧道时直接由隧道入口/出口向外界辐射出脉冲压力,是一种新的空气动力学现象,称为隧道进/出口波。该现象的物理机理较为复杂,且为频率小于20Hz的次声波。该现象会导致隧道周围居民住房或其它建筑物窗框强烈振动或发出“咔嗒咔嗒”声,随着高速列车不断提速,造成的环境问题不容忽视。该现象出现在日本新干线的提速线上,对此现象的研究成果也主要由日本学者得出。我国是多山国家,高速铁路线上隧道数量较多。随着高速列车不断提速,该现象会更加剧烈,对列车运营的安全性会带来不良影响,成为制约高速列车速度进一步提升的一个因素,因此对该现象的研究具有重要意义。本文采用基于有限体积法的计算流体力学通用软件STAR-CD,运用滑移网格技术,以三维、可压缩、不稳定湍流流动的数学模型为基础对隧道进/出口波进行数值模拟研究。本文计算结果比较准确,并且与实验结果吻合的较好,验证了本文方法和结果的合理性和正确性。本文分析了隧道进/出口波的形成机理及基本特性,对隧道进/出口波现象有了较为清晰的认识。另外,本文对隧道进/出口波和列车速度的关系以及三种不同列车头型(椭圆旋成体、抛物线旋成体和圆锥旋成体)对隧道进/出口波的影响进行了研究,得到了隧道进/出口波幅值和列车速度的拟合关系及在其他条件不变的情况下,对于旋成体的对称模型为减小隧道进/出口波幅值应采用的列车头型。本文建立了一套完整的求解基于旋成体对称模型的隧道进/出口波的模型和方法,对于今后相关问题的研究提供了理论依据。