近年来我国高速铁路事业取得了举世瞩目的成就,保障列车运营安全是铁路运输的基本要求和首要任务。火灾是高速列车在隧道内运行时最易发生、最危险、造成损失最大的灾害之一。高速列车车厢内部着火后,车窗玻璃可能被乘客敲碎或受热破裂形成通风口,进而形成开口火溢流,加之隧道纵向通风的作用,容易造成更大的人员伤亡和隧道结构损坏,因此对隧道内高速列车开口火溢流的行为特性研究可以为高速列车的应急处置和救援提供理论指导和依据,为保障高速列车的行车安全发挥积极作用。本文首先通过数值模拟与小尺寸模型实验结果相对比,验证了FDS数值模拟方法的准确性。其次以隧道内的高速列车车厢发生火灾并出现车窗破裂开口的过程为研究对象,采用理论分析和数值模拟的方法,研究隧道纵向通风作用下高速列车车厢开口火溢流的演化规律,揭示风场特性对高速列车车厢开口火溢流烟气蔓延的影响机制,得到了控制高速列车开口火溢流诱导的烟气逆流临界风速、逆流长度、车厢内部、隧道顶板及垂直壁面的烟气温度分布规律,结果表明:控制隧道内高速列车开口火溢流诱导的顶板烟气的临界风速随火源热释放率的增大而增大,当火源热释放率增大到一定值时,临界风速趋于稳定。建立了火源功率和临界风速的预测模型:火源功率较小时,无量纲火源功率与无量纲临界风速呈幂函数分布规律;无量纲火源功率大于0.16时,无量纲临界风速稳定在0.40。隧道内高速列车开口火溢流诱导的顶板烟气的逆流长度随纵向风速的增大而减小,随着火源功率的增大而增大;无量纲纵向风速和无量纲烟气逆流长度间满足指数分布关系;建立了火源功率、临界风速、逆流长度的无量纲演化模型。通过对车厢内部及隧道顶板、垂直壁面的烟气温度分布规律的研究发现,隧道顶板处的最大温度随火源功率的增大而增大;当隧道内通风达到临界风速时,隧道下游顶板处的温度随离开火源的距离先增加后减小;对于车厢内部顶板处的温度而言,温度随离开火源的距离增加而减小,并呈幂指数分布规律,提出了车厢内温度、离开火源的距离、火源功率的无量纲预测模型;隧道壁面温度随着火源热释放率的增大而增大,且在3m左右的高度达到最大值;隧道壁面处的最高温度与火源功率、开口大小和特征长度呈幂指数的耦合关系。本研究聚焦于隧道内高速列车火灾事故中开口火溢流诱导的烟气流动和温度分布特性,丰富了隧道内高速列车火灾安全的研究成果,对隧道内高速列车火灾的消防安全和人员救援提供了参考,具有重要意义。