开展了高速管道磁浮列车在低真空环境下的气动特性、阻塞比与真空度对运行性能的影响分析。基于剪切应力传输（SST）k-w湍流模型和高精度数值离散方法，结合跨声速翼型及管内实验验证，构建了管道磁浮列车气动力学仿真模型。

为了建立比对参照基准，将速度600 km/h高速磁浮列车在明线条件下的工况作为低真空管道磁浮系统的对照基准，明线工况与管道工况采用的列车模型均为基于超导电动悬浮系统特性建立的全尺寸高速磁浮样车，列车编组方式为三车编组，包括头车、中间车和尾车，各车厢之间采用风挡连接。列车高度为3.3 m。列车流线型鼻长、车宽、列车总长分别为14 m、3.2 m以及83 m，计算模型网格总数为1561万；明线下计算域尺寸为90 Htr×25 Htr×12 Htr，为了保证入口边界不会影响车头迎风流场结构，车头鼻尖与入口之间设置了20 Htr的缓冲距离；同时，为防止列车尾迹与出口边界发生干扰，车尾鼻尖与出口之间预留了44 Htr（约 145.2 m）的空间。计算域高度和宽度为12 Htr和25 Htr，均满足行业标准TB/T 3503.4-2018对高速列车外流场数值模拟计算域的要求。

经仿真测算，列车在明线时速600km/h下的运行总阻力为49061.5N，为后续管道内气动性能分析提供了基准值。

时速600km/h高温超导磁浮车辆在明线运行下的压力分布

低真空管道截面形状采用半圆形，其净空面积根据车/管阻塞比=0.2，0.3，0.4和0.5分别确定为47 m²，31 m²、24 m²和19 m²。在磁浮列车流线型处、风挡处以及轨道等流动特征复杂区域均采用细致的面网格划分，以生成高质量的近场体网格；远流场区域则采用较大的面网格尺寸，使生成的体网格保持均匀、数量可控，同时保持管道几何特征的完整性。通过上述面网格和体网格的协同设计，可有效平衡计算精度与计算成本，并确保仿真能够充分捕捉高速管道列车周围的激波、膨胀波、边界层以及尾流结构等关键气动现象。
为了准确解析列车壁面附近的速度边界层和热边界层，在列车表面布置了 24 层棱柱层网格，管道壁面相应布置 8 层棱柱层网格。棱柱层采用拉伸比1.25的指数递增方式，使得各层之间过渡平滑，既确保了近壁区域具有充分的分辨率（较低的单元高度），又在远离壁面处逐渐过渡到背景体网格，从而保证整体网格的正交性。根据总体技术指标的设定，车/管阻塞比为0.3，管道内部初始压力为0.1 atm。管道内运行工况下，模拟的列车速度分别为600 km/h、800 km/h以及1000 km/h。

高速管道磁浮气动力学计算模型网格构建

依照仿真结果表明，下表中所示为超导磁浮列车在阻塞比为0.3的环境下，在时速为600km/h、800 km/h和1000 km/h与时速600km/h明线运行参考基准的总阻力及减阻率的对比。

分析表明，总阻力、压差阻力及摩擦阻力随列车速度非线性增加，600~800 km/h 区间增幅最显著，900~1000 km/h 跨声速区增幅趋缓；阻塞比升高导致前部高压高温区突出、尾部低压低温区加深，总阻力近似线性增长，尾流分离及涡结构增强，高阻塞比下激波反射次数增多、流动结构更复杂；真空度主要通过调节气体密度影响气动阻力，对尾流结构影响有限。系统成本分析显示，管道建设与真空维持成本占主导地位，阻塞比减小时总成本呈非线性上升趋势，牵引能耗变化影响有限；真空度对总成本敏感性随线路长度和运行速度变化，在超高速或长线路下，低真空度可降低牵引能耗，但真空维持成本显著上升。基于综合分析，结合工程化设计的考量，建议为：阻塞比约0.3，管道目标真空度维持在0.1 atm，以兼顾经济性、安全性及600 km/h运行性能，并为未来提速留有空间。