多相流流动广泛存在于工业应用领域,炼铁、炼钢的冶金反应器中更是普遍存在。认识和理解反应器内多相流流动行为对指导优化、改善工艺操作参数或者反应器设计均具有重要的意义。本文以两种新兴且值得研究的炼铁炼钢工艺技术中涉及的主体反应器为研究对象,即铁浴式C-H₂熔融还原工艺中的熔池熔炼反应器和RH喷粉精炼工艺中的气升式反应器。利用数值模拟的方法分别研究了熔融还原工艺中终还原炉内顶底侧复吹和RH喷粉精炼工艺中下部槽双喷枪侧吹操作工艺的流动行为。主要研究内容及结果概括如下:一、针对铁浴式熔融还原过程的模拟研究根据前期的研究工作,建立切合设计思想、完整的数值模型,研究渣铁介质中采用厚渣层及双层侧枪操作的顶底侧复吹效果,利用正交试验考察了不同上排枪流量、下排枪流量和顶枪流量的作用下熔池的流动及混匀情况:（1）以混匀时间为标准对正交试验结果进行分析得到的影响主次顺序是下排枪流量>上排枪流量>顶枪流量。得出的最佳工艺参数:下排枪流量为14 Nm³/h、上排枪流量为15 Nm³/h、顶枪流量为36 Nm³/h。（2）以上部空间的喷溅为指标进行分析得到的结论是下排枪流量的影响最大,而上排枪流量和顶枪流量的影响相当。结合混匀时间和喷溅量的综合考虑,正交试验得出的最优工艺组合为下排枪流量14 Nm³/h、上排枪流量10 Nm³/h、顶枪流量18 Nm³/h。二、针对RH喷粉精炼过程的模拟研究以某公司300 t RH喷粉精炼炉为原型,建立1:1的数值模型,进行下部槽双侧枪喷吹的数值模拟研究。研究结果表明:（1）随着喷粉载气流量的增大,下部槽内熔池液面不断升高,处理容量增大;下降管内气体体积率也在增大,喷粉载气对下部槽及下降管内钢液的流动的影响要大于对上升管内的影响,但炉内的主体流态没有显著的变化。（2）随着喷粉载气流量的增大,下部槽所受应力也在逐渐增大,特别是喷吹口附近的应力变化相对更大。示踪剂停留时间也呈增大的趋势变化,同时钢液循环量也在增大,只是增大的比例不大。总之,载气流量的增大加强了炉内的流动过程。（3）下部槽两支喷枪夹角变化的影响规律主要是喷枪夹角较小时,下部槽底部和侧壁所受应力相对较小,示踪剂平均停留时间相对较长,对精炼过程有利,以喷枪夹角60°时停留时间最长。（4）正交试验研究表明环流气流量和喷粉载气流量是下降管循环流量变化的主要影响因素,而喷粉载气流量及真空室压力是示踪剂停留时间最主要的影响因素。（5）喷枪喷吹角度的转变对钢液的主体流态没有显著的影响作用;其影响与气体射流方向和钢液流向有关,整体而言喷枪喷吹方向与钢液流动呈逆流关系时壁面应力最小;喷枪发生偏转后,示踪剂停留时间都有所增长,只有在同时逆时针偏转30°和15°的工况下停留时间有所减小,两支喷枪同时沿顺时针偏转对于延长停留时间有帮助,对改善精炼效果有利。本文工作针对不同冶金反应器内流动特征不同,利用不同数值模型进行研究,旨在为进一步认识和理解典型冶金反应器内多相流行为以及优化或改善工艺设计参数提供帮助作用。