直流电弧炉正在逐步取代交流电弧炉,成为工业硅生产过程所采用的冶炼设备。冶炼过程中炉内涉及多种物理变化和化学反应过程,环境十分恶劣,实验监测难度大、周期长。采用数值模拟方法可以有效的解决实验所带的问题,高效深入的研究工业硅冶炼过程炉内的多种物理现象,进一步加深对直流电弧炉的起弧、偏弧以及冶炼过程的理解,对研究直流电弧形态的变化规律和电弧炉内传热特性有一定的实际指导意义。本文基于磁流体动力学（MHD）理论,建立了工业硅冶炼设备-单电极直流电弧炉的流动-传热-电磁耦合模型,研究了电弧起弧过程炉内温度场、流场和电磁场的分布以及电弧长度和电弧输入电流参数对炉内传热的影响。电弧炉一般具有多电极结构,基于基本模型,进一步建立多电极电弧炉流动-传热-电磁耦合模型,从二维模型出发,建立了二维双电极电弧炉模型,而后进一步建立了三维双电极模型,研究了多电极电弧相互作用、电极间距以及输入电流不对性对电弧不稳定性以及炉内传热过程的影响。单电极起弧过程模拟结果表明,采用输入电流为2160A时,电弧最高温度达到20000K,最大射流速度达到1600m/s;电弧从阴极到阳极的射流形态呈现螺旋偏转的非对称不稳定现象,电弧的温度场、流场分布在时间和空间上发生剧烈变化,这是二维轴对称直流电弧模型所得不到的。电弧长度的减小,使电弧柱变得更加紧凑和局部化,湍流程度降低,有利于电弧炉的起弧。电弧炉输入电流越大,电弧射流峰值速度越大,射流更加集中,同时弧柱高温区域更加宽泛,强化了炉内的传热。多电极相互作用模拟结果表明:多弧系统中电弧之间相互作用发生偏转,相互吸引作用进一步加强了传热过程,高温区域明显变宽,但电弧变的更加不稳定。电极极间距减少时,电弧稳定性增加,电弧之间合并成一个较大的射流柱;电极极间距增加时,电弧相互作用不明显,电弧稳定性减弱,电弧之间彼此分离,流场异常紊乱;低电流电弧的偏转比在较高电流下更严重,低电流电弧柱经历了从稳态到动态行为的转变,对称的电流条件下的温度场分布更加均匀。多弧相互吸引的情况下,减小电极之间的极间距有利于电弧的稳定,加强了炉内的传热效果,对电弧炉的设计提供了一定依据;输入电流的对称分布能够使炉内温度均匀分布,电流的对称分布在实际生产过程是必要的。