机车牵引变压器的运行状态直接关系到电力机车的平稳运行,其工作过程中温度的高低不仅影响变压器的绝缘性能,而且会影响变压器的使用寿命。作为一种油浸式变压器,牵引变压器磁场在铁心、油箱等磁性材料的分布产生的损耗及绕组的欧姆损耗是变压器内部的热源,而变压器油流的流动促使内部温升趋于均匀分布,在变压器设计阶段有效地进行油流流速与温度分布的耦合仿真,可以降低牵引变压器因局部过热而导致绝缘失效的运行风险。为此,本文以JQFP型25kV机车牵引变压器为研究对象,在对模型进行合理的简化和假设的基础上,建立了该变压器的三维磁场、三维温度场与流场的仿真模型,并进行了三维主磁场、漏磁场、温度场与流场的仿真计算与分析。主要研究内容有:首先,建立了牵引变压器磁、流、热多物理场耦合研究的物理模型与数学模型,给出了磁场计算采用有限元法求解、流场与温度场采用有限体积法直接耦合求解、磁场与热流之间采用间接耦合的仿真计算方法。基于爱泼斯坦方圈法与环形试样法,完成了变压器铁心硅钢片和油箱实心钢磁特性与损耗特性的实验测量,得到了材料的磁化曲线和损耗曲线,为磁场仿真提供了材料特性参数。然后,为了给热流耦合计算提供热源,利用Maxwell商用有限元计算软件对牵引变压器进行了三维主磁场和漏磁场的仿真计算,给出了变压器铁心、夹件、磁屏蔽、油箱及绕组的磁场与损耗分布,讨论了磁屏蔽有无对变压器内部磁场分布与损耗的影响,为牵引变压器结构优化设计提供了依据。最后,利用ANSYS Fluent商用软件对该变压器进行了三维温度场与流场的仿真计算,给出了该牵引变压器额定运行时各部件的温度分布和各区域的油流流速分布。讨论了磁屏蔽有无、铁心加载分区热源与平均热源、不同入口流速、不同入口油温、不同入口和出口位置以及变压器油物性参数为常数和温度的函数等因素对变压器内部温度分布与油流流速分布的影响,为研究牵引变压器内部流热分布计算提供了有效的仿真方法。