炉外精炼是实现钢高洁净化的重要环节和保障,钢包底吹氩作为应用最为广泛的炉外精炼手段,其熔池内的气泡尺寸及分布对钢液流动、组分混匀和夹杂物去除具有重要的影响。鉴于目前对钢包底吹氩精炼过程中气泡破碎、聚合机理尚不明确,对熔池内气泡尺寸及分布规律尚未揭示与掌握,本课题通过物理水模型实验和数值模拟相结合的方式,对气泡聚合、破碎行为机理展开研究,揭示了底吹氩钢包精炼过程中的气泡破碎和聚合行为机理,确立了能够准确描述钢包内气泡行为的数学模型,同时在此基础上,揭示了不同工艺参数对气泡行为的影响规律,为真实再现底吹氩钢包中气液两相流的气泡行为奠定理论基础。论文主要研究成果如下:（1）基于相似原理,建立了底吹氩精炼钢包的物理水模型,通过物理水模型实验研究发现:随着供气流量的增加,气含率和气泡尺寸均逐渐增大,气含率径向分布更加不均匀。随着高度的上升,气泡尺寸逐渐增大,气含率逐渐减小,当达到一定高度,气泡尺寸和气含率变化均趋于稳定,达到平衡分布。（2）运用因次分析法,结合物理水模型实验数据,分别推导出了当前底吹系统下狭缝型透气砖和弥散型透气砖形成的初始气泡索特尔平均直径的经验公式。（3）通过建立CFD—PBM耦合数学模型,准确描述了底吹氩钢包精炼过程中的气泡破碎聚合行为。揭示了底吹氩钢包中气泡破碎聚合行为的机理及其对气泡尺寸分布的影响规律和贡献:研究确立了以气泡聚合为主导的气泡尺寸分布影响机制;探明气泡间碰撞主要由气泡湍流随机运动和气泡上浮所引起的;通过修正聚并效率模型参数,得到能够正确描述底吹氩钢包内气泡尺寸分布的数学模型。（4）揭示了当前底吹系统下,各工艺参数对气泡尺寸分布的影响规律,研究发现:随着供气流量的增加,气泡尺寸径向分布变宽,同时气泡尺寸有所增大;在相同供气流量下,相较于采用狭缝型透气砖,采用弥散型透气砖时熔池内的气泡尺寸明显变小;在相同供气流量下,采用1/2偏心透气砖布置方式时熔池内气泡尺寸比较大,而采用中心透气砖布置方式时熔池内气泡尺寸较小。