浸入式水口结瘤是连铸过程浇铸铝镇静钢时常见的问题之一。水口结瘤主要是由夹杂物在水口内壁粘附、熟化、聚集长大造成的,这一动态的过程能够改变钢水在水口内及水口出口的流动形态,导致结晶器内正常流动模式发生改变,对钢渣界面的影响也是持续恶化的。本文以连铸板坯结晶器为研究对象,采用物理模拟和数值模拟相结合的方法,研究水口结瘤对结晶器内流场和钢渣界面卷渣的影响。通过对水口结瘤过程钢渣界面卷渣的研究,可为进一步减少卷渣缺陷提供理论指导。本文首先建立了模型与原型比为1:4结晶器水模型,采用粒子测速仪（PIV）研究对比了不同水口出口形状（矩形和类椭圆形）对结晶器内流场、液面附近流速、卷渣频率等的影响,再采用大涡模拟（LES）研究非稳态下水口出口流股特征。研究发现,尽管两种水口下结晶器液面流速相当,但使用矩形水口时的液面发生卷渣的频率大于使用类椭圆形水口时的频率,原因在于此时卷渣发生受液面涡量变化率的影响。随着浇铸的进行,卷渣通常发生在涡量变化率的峰值处,即涡度变化最快的时刻,且类椭圆形水口下液面涡量变化率大于矩形水口。另外还发现,矩形水口出口处低速区（<0.2 m/s）比例大,夹杂物易在水口附近沉积,这也是矩形水口易发生结瘤的原因之一。然后本文建立水口结瘤过程的数学模型,分别采用分离涡模型（DES）计算水口内的湍流、离散相模型（DPM）跟踪夹杂物颗粒的运动、多孔介质模型模拟颗粒沉积对流场的影响。研究发现,夹杂物颗粒倾向于粘附在水口出口下部和水口底部区域;水口结瘤后,水口内的流场发生改变,随着壁面粘附物的增多,水口出口流股的平均速度逐渐降低,而射流最大速度和水口中心主流股速度逐渐增加。此外,大尺寸的夹杂物颗粒更容易在壁面沉积,且结瘤达到一定程度后,随着结瘤的进行,单位时间内沉积的颗粒数量明显增加。为了得到水口结瘤这一特定的非稳态环境对结晶器流场和液面卷渣的影响,本文制作结瘤物占水口内腔体积比例分别为0%、10%、30%和50%的水口。对比发现:正常水口下的流场是对称的、典型的双辊流,水口结瘤后,结晶器左右两侧流场不对称。从液面形态和油层厚度来看,结瘤水口的液面不平稳,油层向水口靠拢,随着结瘤比例从0增大到50%,结晶器左侧油层长度从24 cm减小到18.2cm,油层增厚,上回流逐渐增强。当结瘤比例小于10%时,卷渣频率较小,主要发生剪切卷渣。当结瘤比例为30%和50%时,剪切卷渣发生频率明显增大,且随拉速增大、保护渣（油层）黏度的减小,卷渣频率增加的趋势更加明显。通过计算结晶器宽度1/4处水-油界面附近流场流速发现,结瘤后液面附近流场平均速度均比正常水口大,流股对油层的冲刷作用较强,油滴更容易被钢水拖拽到结晶器中而发生卷渣。