随着我国高速铁路事业的蓬勃发展,山区高速铁路速度等级高,隧道密集,长大隧道特别是特长隧道数量多,气动效应更加显著,对高速列车安全、舒适和节能提出了更高的要求。由于一维流动模型无需使用大量高性能计算资源,且兼具高效和准确的特点,因此在多参数多工况的比较性研究和长大隧道特别是特长隧道空气流动研究中更有优势。但是,在一维流动模型中,需要计算输入列车表面摩擦系数、车头车尾压力损失系数和隧道表面摩擦系数等空气动力学系数。此外,国家目前还在发展时速400公里高速列车和时速600公里磁浮交通系统,这些都在要求完善高速轨道交通隧道空气流动的一维流动模型数值仿真理论。因此,研究隧道内高速列车关键空气动力学系数的确定方法具有重要的学术意义和工程应用价值。本文的主要研究工作如下:(1)系统总结了从上世纪50年代到现在的国内外,尤其是国外的隧道空气动力学一维流动模型方面的研究成果,对每个模型的控制方程、边界条件和适用范围的共性和差异进行了总结。(2)较为系统地分析了三维数值模拟仿真计算在求解隧道压力波和空气阻力方面的控制方程、湍流模型、重叠网格设计计算方法、计算区域、边界条件和网格设计等方面的特点,比较了三维数值模拟仿真计算和一维流动模型在求解方法上的差异性,讨论了三维数值模拟仿真计算方法的局限性。(3)通过对国内外铁路隧道空气动力学一维流动模型的研究成果的系统总结,重点分析了采用不可压缩流动模型,建立低速通过隧道条件下列车表面摩擦系数、车头车尾压力损失系数和隧道表面摩擦系数的确定方法的特征和适用范围。在此基础上,建立了采用可压缩流动模型高速列车通过隧道条件下关键空气动力学系数确定方法。具体如下:1)列车表面摩擦系数(?)2)车头压力损失系数(?)3)车尾压力损失系数(?)4)隧道表面摩擦系数(?)(4)以CRH2、CRH380AL和CR400AF高速列车外型为例,利用本文建立的可压缩流动模型空气动力学系数确定方法,得出了其通过隧道时的列车表面摩擦系数、车头车尾压力损失系数和隧道表面摩擦系数,并在根据隧道压力波的一维特征线数值模拟程序和欧标BSEN 14067-8-2006的解析方法中,应用所得系数值,对隧道压力波分别进行计算,并将计算结果与试验结果进行了对比验证,结果吻合度较好,说明本文所建立的方法准确、合理、可行。(5)分别在根据隧道空气阻力的一维特征线数值模拟程序和欧标BSEN14067-5-2006解析计算方法中,采用所得系数值计算了CR400AF通过隧道时的空气阻力,正确合理的揭示了空气阻力的变化特征。本文改进了国外早期有关列车低速通过隧道关键空气动力学系数的不可压缩流动模型确定方法,提出了适用于高速列车通过隧道关键空气动力学系数的可压缩流动模型确定方法,为采用一维流动模型数值模拟更高速度下轨道车辆通过隧道的空气流动提供了理论基础。