高炉稳定高效的运行离不开对高炉炉况的把握。然而,高炉内部恶劣的测量环境使测量工作难以大规模开展。对于解决由此造成的炉况监测难的问题,建模仿真手段有着很大的潜力。现有高炉建模仿真研究仍存在以下不足:忽略炉顶布料建模导致炉料结构计算不准确;多相流仿真思路的应用导致模型计算成本高;现有模型多采用内部代码来开发,因而初级研究者开发模型的难度很大。针对上述不足,本研究提出了改进方案以及相应研究内容。在炉料结构计算方面,本研究加入了炉顶布料建模使所得炉料结构更符合高炉实际操作;在高炉流体仿真方面,本研究通过采用单相流仿真思路降低了计算成本,并将主流商业CFD软件作为开发手段解决了无内部代码权限引起的模型开发难度大的问题。本研究的主要工作和创新点包括:1.提出了新的炉料结构计算方法FAMVFM,即受力分析模型（force analysis model,FAM）与粘流模型（viscous flow model,VFM）相结合的方法,该方法在分析了影响炉料结构的炉顶布料过程和炉料下降过程各自特点的基础上,引入了FAM和VFM分别进行炉顶布料和炉料下降相关计算,并根据炉料结构形成的实际过程建立了炉料结构计算流程。2.建立了新的高炉流体仿真模型sBFPM（single-phase-flow blast furnace process model）,sBFPM在分析了高炉内部流动、传热以及化学反应等现象各自的特点并整合了多项高炉理论研究成果的基础上,采用了单相流仿真思路,以主流的商业CFD软件为开发手段,从几何模型、物理模型和数学模型三个方面分别指定了sBFPM的求解区域、控制方程和数值算法等。3.引入当前的主流炉料结构计算方法SVFM（简单粘流模型,simple viscous flow model）,采用MATLAB软件和ANSYS FLUENT软件基于两种炉料结构计算方法以及sBFPM开展了一系列实验,并对比高炉现场数据分析了实验结果,结果表明:（1）相比SVFM,FAMVFM计算的炉料结构更能体现炉顶布料的影响且更贴合实际的中央加焦模式;（2）sBFPM针对给定炉料结构计算的流体参量分布能准确体现高炉运行规律,在计算总压降、炉顶温度和炉顶CO含量等宏观指标时误差分别为3.30%、7.26%和8.28%,均在合理范围内;（3）相比SVFM,利用FAMVFM算得的炉料结构计算的流体参量分布更能反映中央加焦模式特点,且在总压降、炉顶温度和炉顶CO含量的计算上分别产生了0.70%、1.28%和1.04%的误差改善。sBFPM已被应用至我国西南地区某炼钢厂。