高速列车运行速度越高,其产生的气动噪声越大,过大的气动噪声不仅造成了环境污染还给乘客以及铁路沿线人员带来了负面主观感受。目前,气动噪声成为限制高速列车进一步提速的关键问题,要突破这一障碍就必须深入研究高速列车噪声源的辐射特性以及量化高速列车远场辐射噪声的大小。基于计算流体力学(Computuational Fluid dynamics,CFD)和气动声学理论,建立高速列车气动噪声数值计算模型,对高速列车的局部构件或整车进行气动行为特性、噪声源分布特性、噪声源远场辐射特性以及频谱特性研究至关重要。现有高速列车一般为8编组或16编组,突破计算资源限制对长大编组高速列车气动噪声进行预测也具有重要意义。基于流体流动以及气动声学相似理论,推导了偶极子噪声源远场声压级与物体速度、特征尺寸以及噪声测点位置之间的关系式。建立了有限跨度圆柱杆件的气动噪声计算模型,采用定常剪切应力输运(Shear Stress Transport,SST)k-?湍流模型、非定常分离涡模拟(Detached Eddy Simulation,DES)、Ffowcs William-Hawkings(FW-H)声学模型对其进行气动噪声数值模拟。结果表明:在流体流动的雷诺数处于自动模型区范围内时,斯特劳哈尔数Sr和马赫数Ma是保证高速列车模型之间实现气动声学相似的重要准则数。圆柱杆件的气动噪声辐射特性属于典型的偶极子噪声源辐射,具有明显的声学指向性,在垂直于来流方向的噪声测点声压级最大,平行于来流方向的噪声测点声压级最小。测点声压级与来流速度6次方的对数成线性关系,与距离的平方成反比,与物体特征尺度的平方成正比关系。在雷诺数变化对受电弓各组成杆件的流态影响较小且涡脱频率满足Sr数大致相等的前提条件下,建立了不同缩比尺度的受电弓模型、半受电弓模型以及全受电弓模型分别进行了受电弓气动噪声数值计算,研究受电弓的模型缩比规律以及远场噪声辐射特性、频谱特性和主频产生机理等。同时针对几何外形近似对称的受电弓,研究了半模型受电弓与全模型受电弓之间的声场相似性。结果表明:模型缩比尺度基本不会改变受电弓周围绕流的流场特性,受电弓尾涡的拟序结构几乎不随模型缩比尺度的变化而变化,涡脱主要频率与模型缩比尺度成近似倍数关系。不同缩比尺度受电弓模型的绕流流场具有一定的相似性。模型缩尺比例越小,受电弓远场噪声测点的声压级受影响越大,当模型缩尺比例为1:8时,受电弓远场纵向噪声测点的声压级变化均小于2.0d BA。模型缩比几乎不改变受电弓远场横向以及垂向噪声测点的声压级分布特性,对纵向噪声测点的声压级特性有一定的影响。半受电弓模型与全受电弓模型的绕流流场具有一定的相似性,由半模型受电弓计算得到的噪声测点声压级可以通过声源能量叠加得到全模型受电弓在噪声测点处的总声压级。建立了多种不同简化程度的高速列车模型进行气动噪声计算,利用SST k-?湍流模型和分离涡模拟分别计算高速列车外部定常与非定常流场,并基于非定常流场的数值计算结果利用FW-H方程计算高速列车远场的气动噪声。研究了高速列车各部件气动噪声源与整车气动噪声源之间的关系,提出预测高速列车整车远场噪声的分步计算方法。结果表明:将不同局部气动噪声源的辐射噪声进行能量叠加可以近似得到整车噪声源的气动噪声。通过不同简化程度的高速列车模型得到各局部气动噪声源部件的声源信息,进一步得到局部气动噪声源的辐射噪声大小。基于能量叠加原理得到整车气动噪声源的辐射噪声是可行的,采用分步计算方法得到的合成声压级与整车模型计算方法得到的平均声压级相差1.92 d BA。针对长大编组高速列车气动噪声预测,建立了不同编组长度的高速列车气动噪声数值计算模型,利用分离涡模拟方法计算非定常流场,基于FW-H方程对不同编组数列车的沿线噪声进行预测。高速列车远场气动噪声的沿线分布规律基本不随编组数量的变化而改变,列车编组数越多,高速列车远场气动噪声越大。高速列车各节车厢作为气动噪声源时的远场气动噪声沿线分布规律相似。通过短编组列车模型的计算结果可以对长编组列车模型的沿线噪声进行预测。研究了不同编组数半列车模型的气动噪声,结果表明:半模型列车的沿线噪声分布特性与全模型列车的沿线噪声分布规律一致,通过半列车模型计算结果可以对整车模型的沿线噪声进行预测。提供的两种长大编组列车模型气动噪声的计算方法可以为以后开展长大编组高速列车的气动噪声计算提供参考。