连铸过程中，高温钢水在结晶器内的凝固同时伴随着钢水的流动、传热、夹杂物的上浮、溶质的再分配以及凝固坯壳的收缩等诸多复杂的流体力学、传热学及凝固冶金行为，这些都不同程度的影响着铸坯的表面、内部质量及生产效率，掌握结晶器内钢水冶金行为的特征和规律，制定合理的生产工艺，不但可以提高铸坯质量，还有利于生产工艺的优化和经济效益的提高。本文利用流体力学软件FLUENT和有限元分析软件ANSYS对1580mm×220mm×950mm板坯连铸结晶器内钢液的湍流流动、传热以及凝固坯壳的收缩情况进行了数值模拟研究。首先，采用1:1的比例建立计算所需的结晶器三维模型，基于FLUENT软件的湍流标准k-ε双方程模型、多相流VOF模型和Solidification&Melting模型，计算分析了结晶器内钢液的流场、温度场分布和自由液面的波动情况，进而分析了拉速、水口浸入深度和出口倾角等工艺参数对结果的影响。然后将计算所得的温度场数据导入有限元软件ANSYS作为铸坯热力耦合分析的边界条件，采用间接耦合法进行模拟计算，并比较了不同拉速的影响。FLUENT软件模拟结果表明：（1）钢液进入结晶器后，射流流股冲击结晶器窄面并形成上、下两个旋流区，旋流区的流动特征影响着液面的波动、夹杂物的上浮、温度场的分布和出结晶器坯壳的形貌等；（2）拉速的提高会加剧自由液面的波动程度，使结晶器出口铸坯温度偏高，坯壳减薄；（3）水口浸入深度和出口倾角的增加使钢液射流流股冲击深度增加，上下旋流区均向下偏移，这虽然有利于减轻液面波动的剧烈程度，但会使结晶器内高温区下移，同样使结晶器出口坯壳变薄，增加了漏钢的危险。ANSYS软件模拟结果表明：在沿拉坯方向上，铸坯表面应力和凝固收缩量都呈增大趋势，其中，角部由于传热速度最快，其应力值和收缩量都大于其他部分，拉速的提高使铸坯表面应力和收缩量都降低。经过上述分析，最终给出了拉速、浸入深度和出口倾角等工艺参数的合理取值范围。最后，通过优化水口结构，在原有双孔结构水口底部再增加一个中心孔，并对三孔结构下钢液的流场和温度场进行了分析，得出以下结论：采用三孔结构水口可以使拉速从0.9m/min提高至1.2m/min。