随着炼钢技术的迅速发展,在连铸生产过程中,对钢液的温度和成分有了更高的要求。这就要求作为连铸工艺重要环节的中间包必须起到均匀温度、均匀成分、排除夹杂物、净化钢液等多种重要冶金作用。许多企业把中间包作为提高钢液纯净度的有效手段,在原有中间包内设置了形式不一的挡墙,试图改善钢液流动状态,促进夹杂物上浮。但由于中间包内型及挡渣墙的形式不尽合理,中间包的冶金效果不理想。本课题采用英国CHAM公司开发的大型CFD(Computational Fluid Dynamics)软件PHOENICS,把钢液流动视为稳态的不可压缩流动,采用修正后的Navier-Stokes方程和k ?ε双方程建立数学模型,对六种被广泛采用连铸中间包进行了数值模拟,通过对上述中间包在无流动控制、原设计流动控制以及优化后流动控制的模拟,我们得到了相应的速度场、压力场,并以此确定了中间包结构的优化方案,结果表明优化后的双挡渣墙结构可以使中间包达到较好的冶金效果。另外基于相似理论建立中间包钢液流动的水物理模型,并用PHOENICS来验证利用水模拟钢液的可行性后,采用水来模拟钢液,建立物理模型,在直接观察流场运动的基础上,定性研究钢液的流场分布,并对PHOENICS优化所得结果进行验证。在进行物理模拟和数值模拟过程中,综合分析研究中间包流场的合理性,提出并初步验证中间包结构及流场优化的技术方案。通过工业试验,最终确定了中间包结构及流场的优化方案。所得优化结果在工业生产中有效地降低了夹杂物含量、延长了钢液平均停留时间、较大程度地改善了流场形态,取得了较好的冶金效果,其结果对连铸生产具有一定的指导意义。