随着高速列车速度的不断提高,气动阻力已经成为列车运行阻力的主要来源。气动阻力是列车的节能降耗的重要指标。当列车明线交会及隧道内运行、交会时,受到压力波的交替作用,气动阻力变得更加剧烈、复杂。出于对列车节能降耗的需求及列车运行环境和经济因素的考虑,需要对列车行驶过程中产生的气动阻力的形成机理及分布特性、影响因素进行深入的研究。本文应用三维数值模拟方法对我国某型标准动车组在不同运行情形下的气动阻力特性、形成机理、分布特征及与压力波的变化关系和速度参数对阻力的影响做了深入研究。最终得出列车隧道内运行的平均隧道因子。为列车优化设计和相关标准修正提供重要技术支撑。主要工作如下:(1)在单列车明线稳定运行情景下,对列车周围压力场、速度场和涡旋结构分布通过三维数值模拟方法做了揭示,并结合列车的流场特征对列车总阻力、压差阻力和摩擦阻力的形成机理和分布特征进行研究。研究表明:列车在运行过程中,头尾车形成的压力差和空气与列车壁面之间的摩擦是形成列车压差阻力和摩擦阻力的主要原因。头尾车和转向架系统占主要的阻力比重。(2)在两列车明线交会的情形下,对根据不同时刻列车的流场特征和压力波动,对列车交会过程中阻力的形成机理、阻力分布特性进行了研究。研究表面:列车明线交会过程中,在头头交会、头尾交会和尾尾交会过程中,气动阻力分别出现先增大后减小、先减小后增大、先增大后减小的变化,这种变化与头尾车压力变化及对向列车压力场的影响有直接关系。压差阻力在列车交会过车中一直占主导作用。列车速度的变化对部件和各车厢的阻力占比影响不大,占比主要集中在头尾车和转向架系统。(3)在单列车通过隧道的情形下,给出列车通过隧道不同时刻的流场特征和头尾车的压力波动曲线,并分析阻力变化机理和分布特性。研究表明:列车阻力的变化与压缩波和膨胀波的方向有关。高速列车通过隧道过程中,列车气动阻力阻力最大时刻是车尾初始膨胀波完全作用于列车时,此时列车的气动阻力达到了峰值。头尾车阻力变化对列车总阻力的变化起主导作用。不同速度下,列车隧道内运行的平均气动阻力系数与明线运行气动阻力系数的比值,即平均隧道因子约1.2。(4)在两列车隧道内中央交会情形下,根据列车交会过程中的流场变化特性和压力波变化特征,对列车交会过程中阻力形成机理、分布特性进行了研究,并对列车交会过程和通过隧道全程的最大阻力值进行了分析对比。研究表明:列车隧道内交会时,由于列车一侧流体被迅速排开,列车呈较强的负压特性。且交会过程对列车阻力的影响远大于压力波的影响。隧道内两车交会的过程中,列车的压差阻力与摩擦阻力幅值大小出现交错变化的现象,其余时刻压差阻力占主导。受到隧道压力波动交替作用,列车气动阻力出现较大的波动,但波动主要是由头尾车引起的。不同速度下,列车的平均隧道因子约1.5。