冶金反应器内的自由表面是钢液与空间的接触面.直接研究冶金反应器内高温流体的自由表面形状是比较困难的.该文通过数值模拟和物理模拟来研究冶金反应器内的流体流动和液面波动情况.该文在全面分析中间包自由表面流动的基础上,建立了数学模型,并彩SOLA-VOF方法与SIMPLEC算法相结合,对这一模型进行了数值求解.SOLA-VOF方法是建立在流体体积概念的基础上,处理有任意自由边界问题的更灵活、更有效的一种方法.该文采用该方法,模拟计算了在安置不同控流装置时,中间包内不同时刻流体的速度分布和自由表面波形.物理模拟不仅可以克服问题的复杂性、高温及测试手段的限制,而且可以验证数值模拟的结果,完善数学模型.该文根据相似原理,采用了1:3的水模型对中间包液面波动进行了物理模拟,用浪高仪测量了中间包内不同测点的波高,找出了影响液面波动的敏感因素,从而为优化设计中间包、确定合理的拉速、减少卷渣的发生提供了有利的依据.同时,采用了1:1的双辊薄带水模型,对双辊熔池内液面的波动进行了实验测量;研究了不同水口结构、熔池高度等参数对熔池液面波动的影响,为双辊薄带连铸布流系统的优化设计提供了依据.