底吹富氧熔炼是一种与多相流体流动及传热传质有着密切关系的生产过程,对底吹炉内流体流动特性和炉体结构及操作参数的研究有利于推动富氧底吹熔炼向着更低能耗、更高效环保方向迈进。本文将数值模拟与数理统计相结合,通过建立底吹多孔道氧枪强化搅拌数学模型,对其强化搅拌机理和多相流动特性进行探究。针对模型计算结果,以气含率方差、平均湍流强度、平均湍动能、图像熵等为评价标准,对比分析多孔道氧枪在气体喷吹强化搅拌的优越性。为使多孔道氧枪更好的服务于生产实践,基于多孔道氧枪对卧式底吹炉内分层流体流动特性展开研究,并对卧式底吹炉结构及控制参数进行单因素分析和正交优化试验,从而确定底吹炉结构及控制参数的最佳优化方案以及各因素对正交试验指标值影响的主次顺序,为底吹熔炼相关技术优化提供理论依据。本文研究内容分为两方面:（1）对多孔道氧枪气体喷吹强化搅拌机理展开研究。通过数值模拟对直管氧枪和多孔道氧枪出口处流场及速度的监测,发现多孔道氧枪气体喷吹过程中存在显著的拉瓦尔管效应。针对模型计算结果,以气泡上升时间、气含率方差、平均湍流强度、图像熵为评价标准,对直管及多孔道底吹氧枪气体喷吹搅拌过程的混合均匀度进行对比研究。结果表明:多孔道氧枪喷吹方式在提高熔体搅动能的同时能使中上部熔体的混合更为充分,将其应用在生产实践中,其作业率和负荷率分别提高了5.58%和1.28%。多孔道氧枪气体喷吹强化搅拌机理的阐明及其在生产实践中的成功应用,证明了底吹多孔道氧枪在熔池熔炼的优越性。（2）基于多孔道氧枪对卧式底吹炉内分层流体流动特性展开研究,根据正交试验设计的权矩阵分析法对底吹炉进行优化。以气含率方差和平均湍动能作为考察指标,对多孔道氧枪出口面积、倾角、间距及炉内渣-铜厚度比进行单因素分析,得到各因素优化区间,即:氧枪出口面积约为10mm2、倾角约为21°、间距约为45mm,炉内渣-铜厚度比约为0.3时,气含率方差和平均湍动能处于较佳水平。进一步采用正交试验设计的权矩阵分析法获得各因素水平考察指标权重,根据权重大小确定最佳组合方案及各因素对正交试验指标值影响主次顺序,即:最佳组合为A2B3C3D2,各因素对正交试验的指标值影响因素主次顺序为B（0.339）>A（0.255）>D（0.2095）>C（0.1965）。对底吹炉分层流体流动特性和底吹炉结构及控制参数的研究,为底吹工艺相关技术优化提供了科学、准确的理论依据和参考价值。