现代连铸技术正朝着高效的方向发展，而高效的核心是高拉速条件下生产高质量铸坯。随着铸坯拉速的提高，水口出流的流量和流速增加，如果控制不当就会造成冲击深度增加、初生坯壳的冲刷加剧、坯壳厚度不均、表面振痕加深、夹杂物和气泡难以上浮等一系列铸坯质量问题。为稳定高速连铸的浇铸过程，冶金工作者利用电磁场的力学特性，开发了铸流约束、电磁搅拌、电磁制动等技术，通过电磁场的应用达到改善铸坯质量的效果。本文在前人研究的基础上，采用物理模拟方法研究了旋流式水口在方坯连铸结晶器上的应用和板坯连铸过程中气液两相流在电磁制动条件下的变化规律。 为控制小方坯连铸过程中水口注流冲击深度以及液面不活跃，本文提出在水口中段安置电磁搅拌器，使水口旋转出流以降低注流钢液的冲击深度并形成上升回流，保证小方坯连铸过程中液面熔渣和凝固坯壳的厚度，以及合金成分的均匀性。本文通过在连铸水口的水力学模型内安置旋流叶轮来模拟水口电磁搅拌的作用，使模型实验中水口出流呈螺旋状流态，并在此基础上，用超声波多普勒测速仪定量测量结晶器模型内液流的垂直及水平速度，以此检验水口电磁搅拌的效果，优化工艺参数。结果表明：旋流式水口有利于改善结晶器内的流场，可有效降低冲击深度，增大液流向弯月面区域的回流，使液面形成水平环流，进而提高液面的活跃度，并增强钢液表面熔渣效果。 由于板坯连铸过程中水口吹氩造成结晶器内钢液流动控制成为一个非常复杂的过程，目前关于结晶器内气液两相流的实验研究开展的工作很少，尤其是电磁场作用下结晶器内气液两相流流场方面的工作更是付之阙如。本文采用水银-氮气作为模拟介质，采用电阻探针研究气泡在结晶器内有、无电磁制动条件下的统计规律。实验表明：无电磁制动时，多数气泡能够达到液面下65mm，结晶器窄面附近分布的气泡较多，且随吹气量增加，弯月面处波差不断增加，最大达到9.5mm。施加电磁制动后，大多数气泡的冲击深度为液面下45mm，因此有效地降低了气泡在结晶器内的分布范围，同时冲击到结晶器窄面的气泡也明显减少，弯月面处液面波差降低20％～40％。