随着社会的进步和经济的发展,轨道交通装备技术得到了快速发展,“安全、舒适、绿色、环保”的轨道交通理念深入人心,人们对轨道车辆乘坐舒适度的要求越来越高,因此,轨道交通的振动噪声问题引起高度关注,逐步成为时下学术界和工程界的研究热点。辅助变流器作为轨道车辆的关键设备,内部包括变压器、电抗器和离心风机等多个激励源,为车辆行驶中的主要振动噪声源,对其运行过程中振动噪声的产生机理、特性及优化控制方法的研究具有重要的理论意义和工程应用价值。本文突破传统的单一因素振动噪声优化控制方法,系统地提出了针对变流器这类电磁、结构、流体多场耦合复杂系统的振动噪声预测、设计及优化控制方法,研究成果对此类复杂多场耦合系统振动噪声理论体系的构建及优化控制具有重要意义,主要研究成果与创新如下:(1)建立了变流器电磁振动噪声源变压器的电磁-振动-噪声多物理场仿真预测模型,提出了一种基于试验模态参数和振动响应的预测模型修正方法,并对仿真预测模型的有效性和准确性进行了验证。在研究了电流谐波不对称性、铁心磁通密度、夹件刚度、绕组刚度和阻尼等关键参数对变压器本体振动和结构辐射噪声的影响规律的基础上,从减小高阶磁致伸缩力、降低位移振幅和消减共振峰值等多个方面提出了降低变压器振动噪声的具体措施和方法。(2)建立了变流器气动声源离心风机及其风道气动声学仿真预测模型,并对预测模型的有效性和准确性进行了验证。基于此对风扇区域漩涡分布、柜体内外部声压级分布进行了仿真分析,揭示了流场与声场的内在联系,指出风扇进口速度不均匀度过大、叶片涡流过多是导致气动噪声过大的主要原因。研究了增加叶片数目、整流网及共振腔对进口流速均匀性和叶片涡流分布的影响规律,并在此基础上提出了降低变流器气动噪声的综合优化设计方法。(3)构建了针对变流器这类电磁-结构-流体多场耦合复杂系统的振动噪声多维度评估及优化体系;针对变流器电磁振动传递过大的问题,提出了一种能充分融合仿真和试验数据的复杂弹性系统振动传递计算方法及相应的基于变压器隔振参数和柜体结构参数优化的减振设计方法;针对变流器整柜噪声的优化问题,提出了一种基于统计能量分析的变流器整柜噪声仿真预测方法,并提出了相适应的基于增加声传递损失的变流器整柜噪声优化方法。(4)针对影响变流器振动噪声的通风散热、结构轻量化和疲劳寿命等相关问题,提出了一种基于模型降阶法的逆变模块瞬态温升快速计算方法,预测了不同工况下的瞬态温度变化曲线,为评估风机风量和IGBT模块热设计提供了理论依据。建立了基于实际运行线路的振动测试载荷谱的结构疲劳仿真流程,分析了随机振动试验标准的差异,揭示了实测振动数据对变流器柜体结构疲劳的影响,具有重要的工程实用价值。