近年来,随着我国钢铁工业的发展,人们对高质量钢铁产品的需求日益提高,这就对连铸生产提出了越来越高的要求。铸坯的洁净度、表面缺陷和内部缺陷等因素对产品的质量问题起决定性作用,而结晶器操作正是控制这些因素达到所需标准的最后环节。板坯连铸生产过程中,结晶器内钢液的流动特性不仅影响结晶器内钢液的传热和夹杂物的上浮,而且还与铸坯裂纹、偏析等表面及内部质量有着密切的关系,合理的结晶器钢液流场对减少钢液卷渣、气泡、裂纹等缺陷,提高铸坯质量,都有很好的促进作用,因此研究和控制结晶器内的流场对于提高铸坯表面质量进而提高钢材质量意义重大。由于冶金过程的复杂性和封闭性,用传统的水模型实验研究上述现象并不能完全胜任,而用数值模拟的方法研究上述现象已成为重要手段。因此本研究以国内某钢铁企业板坯连铸结晶器(断面为1280mm×180mm)为研究对象,以大型流体力学软件Fluent为平台,建立了结晶器内“空气-钢液”两相流模型,采用k-ε湍流模型和体积分数法对结晶器流场动和液面波动行为进行数值模拟。研究了浸入式水口浸入深度、侧孔角度、拉坯速度和结晶器宽度等参数对结晶器内部流场和液面波动的影响。以往不考虑自由液面波动的模型中常将弯月面设成光滑壁面或是对称面。本研究采用多相流的VOF模型来分析实际不可避免的自由液面问题。通过对结晶器进行数值模拟研究结果表明:(1)结晶器内流场的基本特征为“双辊式”,钢液从水口侧孔冲出时的流速比较大,几乎是直线射流撞击到窄面上,钢液到达窄面后分为上升流和下降流两大流股。(2)三维VOF法模拟更能准确的反映自由液面的波动情况,结晶器稳定浇注过程中结晶器自由液面实际处于不稳定的具有小周期的上下波动状态中。(3)随着拉速的增大,整个结晶器内钢液的速度增大,液面波动增大;水口浸入深度和水口侧孔倾角增大时,液面波动减小,但冲击点的位置下移,不利于夹杂物的上浮;随着结晶器宽度的增加,结晶器内部流场的扰动加强,液面波动增大。