在连铸过程中,对铸坯质量影响最大的部件就是结晶器,它素有“连铸机心脏”之称。国内外学者对结晶器内流场和温度场的研究一直比较关注。但多数的研究都是在不考虑凝固坯壳存在的情况下,对流场与温度场进行耦合求解,或是直接对流场与温度场进行非耦合求解。本文采用商用软件FLUENT中的凝固融化模块与二次开发相结合的方法,选择SIMPLE算法,较好地模拟出凝固坯壳和两相区对结晶器内流场温度场的影响。针对首秦公司的宽厚板坯连铸建立了结晶器内钢液流动、传热凝固的三维数学模型,计算得到了结晶器内钢液流场和温度场的分布规律。模型中将两相区处理为多孔介质,控制体的孔隙率和速度通过液相率来确定,并对凝固坯壳赋以拉坯速度,分析了凝固坯壳和糊状区对结晶器内钢液流场和温度场的影响。在考虑钢液凝固和糊状区孔隙率时,钢液的流动区域变小,钢液下回流区的涡心上移,其湍流特性明显增强。受下回流区涡流变化的影响,水口附近的液面波动也增大,同时流场的改变引起温度场的变化。因此,在进行结晶器流场温度场模拟时,必须考虑钢液的凝固,否则将影响计算结果。此外,本文还模拟分析了浸入式水口出口倾角、水口壁厚、水口出口面积比、浸入深度、拉坯速度、过热度对宽厚板坯结晶器内钢液流动方式、传热和凝固的影响。通过分析不同工况下的结晶器内温度场和凝固壳厚度分布情况,合理设计水口的结构参数和操作工艺,提高拉坯速度和铸坯质量,指导连铸生产。