熔滴撞击融合现象广泛存在于钢铁冶炼过程中,对于熔滴撞击融合的多相流动过程进行研究,不仅可以丰富多相流及传热理论体系,明晰熔滴界面行为,而且对强化冶炼过程具有重要指导意义。本文主要工作和结论包括:利用VOF方法,对单/双熔滴撞击干壁面、湿壁面情况进行数值模拟,结果表明:熔滴撞击水平干壁面时,会出现撞击回弹和撞击破碎两种现象。撞击速度越大,铺展直径越大。撞击速度2.0m/s时,熔滴最大铺展因子为5.24,并于4.1ms时产生破碎。熔滴撞击湿壁面时,会产生飞溅射流现象。液膜厚度越小,产生的飞溅射流现象越明显,形成的飞溅射流高度越高。对双熔滴撞击干壁面来说,观测到融合区产生的射流区域存在空气夹带现象。水平间距越小,激起的最大射流高度越高。水平间距12mm时最大射流高度仅为2.63mm。对双熔滴的碰撞聚合行为进行数值模拟,结果表明:相同表面张力的双熔滴静止融合时,存在惯性力与粘性力交替主导的现象,两者交替主导会导致熔滴形成周期性波动,并逐渐衰减。表面张力1.6N/m钢液融合时,区域最大平均速度可达0.023m/s。对不同表面张力的双熔滴融合进行数值模拟,观测到明显的Marangoni效应,且表面张力梯度差的存在促使双熔滴向前移动,同时表面张力较大的熔滴会有包覆周围表面张力较小的熔滴的趋势。考虑熔滴与壁面间存在换热现象,对熔滴与壁面传热过程及其影响因素进行数值模拟,结果表明:熔滴与壁面的接触区域是主要的热量交换区,降低夹带空气层可显著增强熔滴与壁面间换热效果。壁面温差越大,热流越大。液滴的铺展特征与换热特征相对应。提高撞击速度可显著强化熔滴与壁面间传热过程。撞击速度为3m/s时,最大热流密度可达273kw/m²。建立熔滴脱碳反应模型,对熔滴脱碳过程进行数值模拟,结果发现:气相扩散是熔滴脱碳反应主导方式。在熔滴下游存在一个涡流区,涡流区大小与入口处速度有关。提高入口气流速度、增加气相温度、提高CO₂浓度均会提高整体脱碳速率。入口气流速度由0.5m/s增加为1.5m/s,脱碳速率由0.15wt%/s增加到0.22wt%/s,入口气流速度达到1873K时,脱碳速率提高了0.07wt%/s,提高入口混合物中CO₂浓度占比至0.2,脱碳速率提高了0.09 wt%/s。