随着城市地下交通网络的快速发展，地铁系统的运输能力大幅提升。在大大促进城市发展的同时，也给火灾防护带来许多新的问题。地铁列车运动速度不断提高，在隧道内运行产生的活塞风对地铁车站及隧道通风和火灾烟气的影响也成为地铁环境中的重要课题之一。数值模拟方法是研究地铁通风和火灾烟气特性的主要方法之一，随着计算机性能不断升级和计算方法的不断进步，采用数值模拟方法对上述问题进行研究越来越方便。然而，这种方法最困难的地方就是如何获取模拟所需的准确的边界条件。本文的研究主要是对地铁通风与事故通风数值模拟所需边界条件提供解决办法，在大量现场实测和理论分析的基础上重点研究了三方面的内容，提出长直隧道简化模型，并与地铁车站组成简化的多连体地铁物理模型;对活塞风进行一维理论分析，并提出简化计算方法;采用多连体模型方法得到地铁动态模拟所需边界条件模型。通过实验研究和理论分析给出临界风速和热释放速率的关系以及火区阻力计算模型。论文的具体工作包括:　　根据边界层理论和管道内流动特性，对长直隧道内的空气流动规律进行分析，将隧道内流态位于充分发展段的部分截断以缩短隧道物理模型，代之以两个重合的交界面，并且将发生在被截断部分的沿程阻力损失转变为突然发生在这两个相交面间的局部损失。这样简化之后，模型和网格数都大大减小，不仅保证了模拟计算的准确性，而且也保证了隧道内压力场和速度场在简化前后的一致性。　　将长直隧道简化模型同车站模型共同组成简化的多连体模型，模型长度、网格数和计算收敛时间都明显减小，而且隧道越长，该简化方法的优势就越明显。对简化后的多连体模型进行三维数值计算，从计算结果中找到相关界面的参数作为后续研究的边界条件。并对所研究车站进行了现场实测，发现简化后的七连体模型计算的结果与实测结果吻合的很好。简化后的七连体模型是用来计算地铁数值模拟所需边界条件的最优模型。　　采用动网格计算方法，对七连体模型进行了三维动态模拟。分别对单列车进站和两列车同时进站两种工况进行了动态模拟，得到了中心车站的四个隧道口的动态边界条件。研究发现，在列车减速进站、站内停车和加速出站的过程中，站内空间各点空气速度是不断变化的，四个隧道口的速度曲线充分说明了这点。并根据七连体模型的计算结果，给出了地铁车站模拟的动态边界条件模型，为采用数值模拟方法研究活塞风对站台空气质量和火灾烟气特性的影响提供了可靠保证。对地铁单线无竖井隧道和单线有竖井隧道内的空气动力特性进行了一维的理论分析，得到了隧道活塞风的简化计算方法，该计算结果可作为动态边界条件的初始值。　　对隧道火区烟气流动进行了理论分析，得到了火区阻力的计算模型。另外还对1∶8隧道模型试验台进行改进，设计实验方案并进行了实验。研究表明热释放速率随着油盘面积的增加，由于燃料从层流燃烧过度到了湍流燃烧，所以其热释放速率增加，达到最大值的时间也变短了。另外实验也对不同热释放速率下的临界风速进行了测试，得出了临界风速和热释放速率的关系。并且将实验结果同前人的研究成果进行比较发现，Y.Wu和Baker的实验结果偏小，而本文的实验结果由于没有完全消除隧道内初始温度的影响，而使临界风速偏大。但是临界风速仍然是和火源热释放速率的1/3次方成正比。