结晶器内钢液的流动行为不仅对夹杂物的分离去除、保护渣的卷入影响很大，而且对凝固初期坯壳的均匀形成、防止注流冲刷凝壳造成拉漏或产生铸坯表面裂纹等有重要影响。采用静磁场控制结晶器内流动（电磁制动）是一个有效的方法。至今，虽然已采用数值模拟方法对其进行了大量研究，但缺乏实验验证其结果，因此人们对其中的流动状态及其磁场的作用规律了解仍不充分。据此，本文采用具有与钢液导电和流动特性相近的低熔点金属水银（Hg）作为实验工质，以某钢厂板坯连铸结晶器为原型，根据相似原理设计实验，使用超声波多普勒测速仪测量金属液的流动速度，进行电磁制动条件下板坯连铸结晶器内钢液流动状态的物理模拟研究，着重研究不同磁场条件下板坯连铸结晶器金属液的流动规律，为工业生产工艺优化提供理论依据。本文主要模拟研究了FC-Mold、FC-MoldII电磁制动中流动状态，进而探讨了窄面型磁场电磁制动、射流型磁场电磁制动、窄面射流复合型磁场电磁制动、H型磁场电磁制动等4种电磁制动方式下，金属液在结晶器内流场的流速分布，深入分析磁场在结晶器内金属液流动中所起的制动作用，着重讨论了磁感应强度B，水口浸入深度H，拉速和磁场位置对整体流场、结晶器液面活跃度、自由液面波动、下降流的冲击深度和水平流速对结晶器窄面冲击强度的影响规律。通过对FC-Mold电磁制动下结晶器内金属液流动的研究发现，增大磁场强度，冲击结晶器窄面的水平流速相对增大，该处竖直流速相对减小，液面波动减弱，特征下冲流速增大（即冲击深度增大），对结晶器窄面的冲击强度增大。通过对FC-MoldII电磁制动下结晶器内流场的物理模拟研究发现，上部磁场增强，液面水平流速减小，液面波高减小；在上、下磁感应强度(BU、BL)都为0.5T时，液面水平流速最小（活跃度低），在BU=0T，BL=0.5T时液面波高最大；下部磁场使得特征下冲流速增大，且随上磁场的增强，该流速同时增大。施加磁场使得液流对结晶器窄面的冲击强度增强。通过对结晶器内金属液在三种异形磁场---窄面型、射流型和窄面射流复合型磁场电磁制动下的物理模拟研究，发现对于窄面型电磁制动，增强磁场强度，自由液面水平流速减小，液面水平流动稳定性增强，自由液面的波动减弱，流场对窄面的冲击强度减小，流场的冲击深度变小，更容易形成活塞流；对于射流型磁场，磁场增强，液面水平流速增大，液面波动先减小后增大，冲击深度减小，对结晶器窄面的冲击强度减小；对于复合型磁场，增大磁场强度，表面流速增大，自由液面波动增强，冲击强度减小。通过对H型电磁制动下结晶器内流场的物理模拟研究发现，此时在较小的磁场下即可有效控制流场；增大磁场的磁感应强度，虽然自由液面的水平流速减小，但自由液面波动增强；此条件下冲击深度减小。综合各种效应，此种磁场分布显示出较佳的控制流场作用。对于FC-Mold流场，磁场位置下移，近结晶器窄面的水平流速相对增加，同时竖直流速相对增大，自由液面的活跃度增强，液面波动增强，流场冲击深度加深，液流对结晶器窄面的冲击强度增大。在电磁制动条件下，增加水口浸入深度，水平流速减小，液面波动减弱，冲击深度加深，液流对结晶器窄面的冲击强度增大。对结晶器窄面产生最大冲击的位置随着水口浸入深度的增大而下移。但是对于FC-MoldII，在水口浸入深度H=28mm时，液面流速和液面波高最大，对结晶器窄面冲击强度也最大（BU=0T, BL=0.5T和BU=0.18T, BL=0.5T）；当H>37mm时，液面流转而流向结晶器窄面。增大拉坯速度，液面水平流速增大，液面波动更加剧烈，同时冲击深度和液流对结晶器窄面的相对冲击强度随着拉速的增大而增大。