本文以国内某厂超薄异型坯单水口浇铸的中间包及结晶器为研究对象,分别通过物理模拟与数值模拟相结合的方法,研究了中间包及结晶器内钢液的行为。对于中间包,通过建立1:2的物理模型进行水模拟实验,研究控流装置对中间包各流水口响应时间、中间包分流的一致性、死区体积比例等的影响,并通过建立1:1的数学模型进行数值模拟计算,将计算结果与水模拟实验结果进行比较;对于结晶器,通过建立1:1的数学模型,研究了直通型水口结晶器内钢液的三维流动、传热和凝固,通过建立0.7:1的物理模型进行水模拟实验,研究不同浸入式水口结构及不同吹气量对结晶内流场的影响。主要得出以下结论:(1)原型中间包2流水口的响应时间仅为18 s,钢液进入中间包后直接流入2流水口,造成明显的“短路流”,并且各流水口响应时间的一致性很差,其分散度达到37.32,原型中间包死区体积比例高达31.67%,降低了中间包的有效容积;(2)控流装置优化后中间包2流水口的响应时间为63 s,为夹杂物的上浮提供了有利条件,有利于提高钢液洁净度;中间包分流的一致性也得到了很大的改善,分散度降低至5.10,中间包的死区体积比例降低至13.15%,提高了中间包利用率;(3)中间包非稳态换包过程实验结果表明,换包过程冲击区内激烈搅拌,乳化现象严重,2流水口上方产生卷渣现象;优化后在挡墙和导流孔的作用下,解决了换包过程中的卷渣现象;(4)直通型浸入式水口单点浇铸数值模拟结果表明,超薄异型坯单点浇铸结晶器内流场分布极不对称,并且这种情况下结晶器内冲击深度较深(0.6～0.7 m),由此带来了铸坯表面温度分布不均匀、凝固坯壳厚度分布不均匀一系列质量问题;(5)结晶器水模拟实验结果表明,结晶器未吹气情况下最佳方案为方案六、底孔直径为19 mm的浸入式水口,结晶器吹气情况下最佳方案为方案七、底孔直径为17 mm、吹气量为3 L/min的浸入式水口。两种实验条件下结晶器液面波动幅度都在±3 mm以内,在保证结晶器液面活跃度的同时避免了结晶器发生卷渣;两种实验条件下结晶器出口响应时间分别为16 s、18 s,可以减轻钢液对结晶器出口处坯壳的冲刷,有利于良好坯壳的形成;两种实验条件下结晶器水口上方及翼缘位置响应时间一致且响应时间较短,一方面可以解决水口上方及翼缘位置响应时间过长造成的液面温度过低,出现冷钢及保护渣不易融化的问题,另一方面有利于提高结晶内钢液成分及温度的均匀,为形成良好的铸坯质量提供保障。