超音速气体射流广泛应用于诸如转炉、电炉等炼钢过程,其与熔池的相互作用过程决定了炼钢熔池内供氧、熔池的搅拌与混合、冲击坑的形成、乳化以及化学反应等现象。鉴于此,针对转炉内的实际状态,本文建立了六孔氧枪可压缩超音速气体射流的三维非等温流动过程的数学模型和了射流与熔池作用过程的CFD-VOF多相流数学模型,并应用建立的模型对超音速氧气射流及其与熔池的作用行为进行了数值模拟。模拟研究得到的主要结论如下。(1)射流的湍流卷吸作用造成的氧枪中心轴线附近的负压区导致了射流的聚并。随着距离喷孔出口轴向距离的增加,射流聚并为平行射流,并且几乎垂直地作用在熔池表面。随着距离喷孔出口轴向距离的增加,射流速度不断衰减,径向流股扩张,熔池冲击深度减小,冲击面积增大。(2)环境温度越高,射流衰减越慢,射流到达熔池表面时速度越大,并且射流径向扩张越明显。但环境温度对射流动压的影响很小。结果是冲击深度与环境温度无关,但是冲击面积随环境温的提高而增大。(3)设计工况下射流在势流核心区出现了激波。随着操作压力的增大,射流的膨胀压缩循环过程加强。射流动压和速度随着操作压力的增大而增大,但对射流的聚并行为影响不大。(4)中心夹角对于射流聚并行为有较大影响。当中心夹角由10。增大到17.5。时,熔池表面形成的冲击坑由一个整体的大坑转变为若干分散的小坑。根据射流流股中心位置可以预见不同的熔池喷溅模式：当中心夹角为10。时,低枪位与高枪位下分别形成向后喷溅与向前喷溅形式；对于中心夹角为17.50时,会形成与上述相反的喷溅模式。(5)射流冲击熔池形成冲击坑,其冲击深度和冲击直径是非稳态的,具有周期性。在冲击深度逐渐增大的过程中,钢液液面波动比较平缓,而在冲击深度减小过程中,钢液液面波动剧烈,液面粗糙度增加。熔池内的流场也随着冲击坑的周期性震荡具有周期性。(6)获得了冲击直径和冲击深度随枪位、入口速度和喷孔夹角变化的定量表征。