真空管道交通系统兼有列车载荷大和飞机速度快的优点,是未来实现更高经济速度的唯一可行方案。列车在狭长的封闭管道空间内行驶,追求更高经济速度的过程中,系统的空气热动力学问题越来越不容忽视。本文采用理论分析和数值模拟相结合的方法,从阻塞比、列车速度和系统压力这三个重要参数入手,综合考虑系统的热压耦合作用,建立在热压耦合作用下的高速直线运动物体的物理模型和数学模型,利用包含移动网格技术的计算流体热动力学方法,出于对系统安全运营,旅客舒适度、运行效率、建设成本和运营成本等诸多因素的考虑,对真空管道交通系统的空气热动力学问题进行了研究,为真空管道交通系统高效、经济、安全运营提供依据。本文主要工作包括：1.以流体力学和传热学理论为基础,建立了三维可压缩、粘性、不等熵非稳态模型。应用有限体积法,对真空管道内运行的高速列车进行了三维空气热动力学分析。本文详细分析了不同阻塞比(0.23、0.32、0.46、0.57)、不同系统压力(1atm、0.8atm、0.5atm、0.1atm)、不同列车速度(150m/s、200m/s,300m/s、360m/s、400m/s)下,系统内三维流场、压力场和温度场,并探究了其形成机理。计算了车头车尾的压差阻力,分析了列车克服阻力高速运行时的热积聚现象,得到了系统的经济运行参数。结果表明：相对列车速度和系统压力,列车前后压差和温度场的变化受阻塞比影响最大,其数值随阻塞比的增加呈指数增长,与列车运行速度的二次方成正比,与系统压力保持线性关系。计算结果还表明：系统内温度场变化在开始运行后的前1000s内变化较为活跃,随后会趋于平缓。因此,随着列车持续运行时间的有限增加,列车表面最高温度将会逐渐接近于某一温度值。2.在超音速状态下,运用传热学和流体力学的基本理论,考虑到薄激波层的形成机理和特点,根据可压缩流动的Crocco理论,从熵层的角度出发,沿列车轴线方向分析了真空管道交通系统的热压耦合场现象及特点。结果发现,熵值在车头和车尾的鼻尖处最大,说明此处能量分布最为均匀；在车头位置熵层沿气流外掠车体流线形成的薄激波层环状分布,随着气流向车身流动,速度边界层和温度边界层逐渐稳定,车身附近的熵层转而变成环车身轮廓分布；气流运行至车身后半段时,在车体下方区域出现了一个小范围的低熵熵层；在后车肩截面处,车体周围的熵层呈“帽”状分布,这是因为气流走到了上部环隙空间的终点,所以开始沿车尾流线扩散,在扩散过程中,形成了以车尾流线为轮廓的帽状熵层,这部分熵层中的流速变化大,热量传递快,因而原有的稳定性被破坏,熵值较周围降低。3.通过改变阻塞比和车速分析管内热边界层效应和流动阻力特性。在管内压力和列车速度不变的情况下,增加阻塞比,列乍相同截面处温度边界层厚度增加,车尾处轴线温度变化相对平缓,车头车尾温差增大：在环隙中心前车肩比后车肩的温度显著增大,车身处也同样如此,因此阻塞比的增大导致真空管道交通系统内热边界层效应增强。在管内压力和阻塞比不变的情况下,只改变列车速度,系统各截面中心轴线温度的变化曲线基本相同。车头驻点处温度最小,车尾肩部温度最大,热边界层内的最高温度随着速度的增大显著升高。在列车速度为200m/s时,车尾顶部最高温度为343K,随着车速增大到360m/s,车尾顶部最高温度上升到425K,车肩、车身周围温度也都呈现一定幅度的增加。观察温度沿不同轴线的变化情况可知,车尾处温度变化相对平缓,车头车尾温差随速度增大而增大；相比于车速较小时,在环隙中心前车肩比后车肩的温度显著增大,车身处也同样如此,说明速度的增大导致列车上、下边界以及管道内壁热边界层效应增强。