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在轨道交通领域，速度是人们追求的第一目标。目前传统的轮轨式交通受空气阻力、轮轨黏着、运行噪声、蛇形失稳以及弓网关系等问题的制约，在速度层面很难有显著的突破。在现代(超)高速地面运输的前沿领域中，选用磁浮主体可以避免轮轨间摩擦阻力，但不可回避的客观环境因素还来自地表稠密的大气，地面上运行的列车经济时速最高不宜超过400km/h。提速的有效途径是改变列车运行周围介质密度，以减小列车受到的气动作用，因此，将低真空管道与高速磁浮交通相结合想法应运而生，有望实现1000km/h的超高速运行。
传统高速列车气动噪声正比于速度的6至8次方，低真空管道内由于没有实现完全真空，管内流场与列车相互作用产生的气动噪声特性成为本文研究的重点。论文应用ANSYSFLUENT流体仿真软件，基于三维、定常、可压缩的雷诺平均N-S方程和Realizableκ-ε两方程湍流模型，模拟高温超导磁浮列车在低真空管道内的高速运行，从而研究低真空管道高温超导磁浮列车的气动阻力特性、周围流场状态和噪声源分布，在定常流场的基础上采用分离涡模型进行非定常流场计算，并采用FW-H方程对管内气动噪声特性进行研究，主要完成工作如下：
1、对现行的磁浮制式进行了调研，针对低真空环境和超高速的运行场景，采用高温超导制式作为低真空管道交通的运行载体。参考高速列车的气动特性仿真，建立了三车编组的磁浮列车模型，并匹配了不同半径的管道模型，同时建立明线环境下磁浮列车计算模型，为仿真分析提供基础。
2、管道可以为列车运行提供低气压环境，但会使得列车周围的流场变得更加复杂。研究发现，低真空管道内磁浮列车所受到的气动阻力与速度成近似二次方关系，与管内气压成近似正比关系，与阻塞比为正相关关系。以明线环境下350km/h磁浮列车气动阻力18.45kN作为经济性指标，在低真空管道内实现1000km/h的运行速度，在各个阻塞比需要控制管内气压低于0.01atm。
3、通过流体力学和气动声学基本理论，发现低真空管道高温超导磁浮列车气动噪声的产生与高速列车相同，均源于流场与列车的相互作用而产生的脉动压力，管内偶极子声源和四极子声源变化规律与管内磁浮列车气动阻力基本一致，但管内高温超导磁浮列车运行速度大于600km/h时，四极子声源强度大于偶极子声源。
4、考虑到未来低真空管道可能会通过声振耦合的方式对沿线环境产生影响，论文中特别考虑了管壁上表面和底面偶极子噪声源的变化规律，分析发现，由于管道底面离车体更近，车体位置管道底面偶极子声源强度大于管道上表面，但列车尾部的湍流对管道上表面的影响大于管道底面。合理控制管内真空度可以降低列车超高速运行时管壁偶极子声源强度，工程化建设时可考虑添加管壁阻尼材料降低对沿线环境的噪声污染。
5、为了在保证精度的情况下减小计算时间，本文采用分离涡模拟的方法在稳态流场的基础上对流场进行瞬态计算。对计算所得的流场压力脉动数据进行傅立叶变化，转换为气动噪声频谱特性，对其进行分析发现，在列车运行速度1000km/h、阻塞比0.32、真空度0.05atm的工况下，5000Hz的频率范围内，三车测点处气动噪声声压级随频率增加而减小并趋于平稳，声压级较高的部分集中在低频50Hz范围内，低频特性明显。其他条件不变，随着真空度的降低，测点处声压级整体呈减小的趋势，降低气压值有利于降低气动噪声声压级，未来运行于低真空管内的超高速磁浮列车设计上应充分考虑气动噪声低频特性对车体振动模态的影响。
传统高速列车气动噪声正比于速度的6至8次方，低真空管道内由于没有实现完全真空，管内流场与列车相互作用产生的气动噪声特性成为本文研究的重点。论文应用ANSYSFLUENT流体仿真软件，基于三维、定常、可压缩的雷诺平均N-S方程和Realizableκ-ε两方程湍流模型，模拟高温超导磁浮列车在低真空管道内的高速运行，从而研究低真空管道高温超导磁浮列车的气动阻力特性、周围流场状态和噪声源分布，在定常流场的基础上采用分离涡模型进行非定常流场计算，并采用FW-H方程对管内气动噪声特性进行研究，主要完成工作如下：
1、对现行的磁浮制式进行了调研，针对低真空环境和超高速的运行场景，采用高温超导制式作为低真空管道交通的运行载体。参考高速列车的气动特性仿真，建立了三车编组的磁浮列车模型，并匹配了不同半径的管道模型，同时建立明线环境下磁浮列车计算模型，为仿真分析提供基础。
2、管道可以为列车运行提供低气压环境，但会使得列车周围的流场变得更加复杂。研究发现，低真空管道内磁浮列车所受到的气动阻力与速度成近似二次方关系，与管内气压成近似正比关系，与阻塞比为正相关关系。以明线环境下350km/h磁浮列车气动阻力18.45kN作为经济性指标，在低真空管道内实现1000km/h的运行速度，在各个阻塞比需要控制管内气压低于0.01atm。
3、通过流体力学和气动声学基本理论，发现低真空管道高温超导磁浮列车气动噪声的产生与高速列车相同，均源于流场与列车的相互作用而产生的脉动压力，管内偶极子声源和四极子声源变化规律与管内磁浮列车气动阻力基本一致，但管内高温超导磁浮列车运行速度大于600km/h时，四极子声源强度大于偶极子声源。
4、考虑到未来低真空管道可能会通过声振耦合的方式对沿线环境产生影响，论文中特别考虑了管壁上表面和底面偶极子噪声源的变化规律，分析发现，由于管道底面离车体更近，车体位置管道底面偶极子声源强度大于管道上表面，但列车尾部的湍流对管道上表面的影响大于管道底面。合理控制管内真空度可以降低列车超高速运行时管壁偶极子声源强度，工程化建设时可考虑添加管壁阻尼材料降低对沿线环境的噪声污染。
5、为了在保证精度的情况下减小计算时间，本文采用分离涡模拟的方法在稳态流场的基础上对流场进行瞬态计算。对计算所得的流场压力脉动数据进行傅立叶变化，转换为气动噪声频谱特性，对其进行分析发现，在列车运行速度1000km/h、阻塞比0.32、真空度0.05atm的工况下，5000Hz的频率范围内，三车测点处气动噪声声压级随频率增加而减小并趋于平稳，声压级较高的部分集中在低频50Hz范围内，低频特性明显。其他条件不变，随着真空度的降低，测点处声压级整体呈减小的趋势，降低气压值有利于降低气动噪声声压级，未来运行于低真空管内的超高速磁浮列车设计上应充分考虑气动噪声低频特性对车体振动模态的影响。