近年来我国高速铁路发展迅猛,倍受世界关注。但由于我国山峦众多,随之而来的高速铁路隧道空气动力学问题日益突显,具有缓解隧道气动效应、通风及快速救援等多种功能的卸压结构受到越来越多关注。为此,有必要深入研究卸压结构及其结构参数对隧道气动效应的影响规律,为我国高速铁路隧道建设提供参考。基于隧道空气动力学的基本理论和计算流体动力学的分析方法,本文设定隧道中的空气流动为三维粘性、可压缩、非定常、不等熵的湍流流动,并且依据隧道气动效应特点和卸压结构边界条件的不同,将卸压结构分为卸压井和卸压通道两大类。通过数值模拟,分析了隧道压缩波及膨胀波的产生过程及传播方式,给出了不同时刻下两种波的波形特点以及压力等值线图,并以遂渝线的二岩隧道现场测试结果作为试验依据,检验了数值方法的可信度。对列车通过带有卸压结构的隧道产生的气动效应进行了分析,比较了隧道在有无卸压结构时,压力波峰值的变化情况,深入研究了卸压结构缓解隧道气动效应的作用机理。全文通过对比分析,归纳了在不同车速下卸压结构的结构参数,例如长度、形状、开口率、倾斜度等,对缓解隧道气动效应效果方面的影响。在对计算结果的比较分析中,首次考虑了二次压缩波及隧道横向风等影响因素。同时,根据研究结果将卸压结构的结构参数进行优化组合,提出了隧道在建设卸压结构时的基本选择方案。在选取了最优参数后,本文将两种类型的卸压结构在缓解隧道压力波峰值、压力梯度峰值、峰值降低率及横向风方面进行了综合比对分析,对每种卸压结构的优缺点进行了归纳总结。最后,将两种类型的卸压结构组合方式进行了优化,得出了有利于缓解隧道气动效应的卸压结构基本分布规律。