进入21世纪以后，能源环境和发展的矛盾逐步凸显出来。传统高炉炼铁工艺的污染排放物会产生巨大的环境负荷，以煤代焦、减少环境污染、缩短工艺流程、降低投资和生产成本的熔融还原炼铁新工艺的开发研究，已经引起工业发达国家的广泛重视。本课题组根据铁浴式熔融还原工艺的基本原理，整合了HIsmelt和Romelt等熔融还原工艺的特点，提出了新一代熔融还原炉的概念模型，采用顶、底、侧复吹技术和厚渣层操作，用氢气作为主要还原剂。　　 本论文主要通过商业软件FLUENT6.3，建立数学模型，并通过相同条件下的水力学模拟实验验证了数学模型的准确性，然后将数学模型应用到实际的熔融还原炉的研究中。对于单排侧枪和双排侧枪的浸入式侧吹模拟，通过对不同侧枪流速、枪位、插入深度以及角度等参数的计算，对比分析了这些参数对熔融还原炉内流态的影响，得到以下结论：　　 1、对于浸入式的熔融还原炉数值模拟研究可以采用VOF多相流模型和标准k-ε模型，其数值模拟结果符合相同条件下的水力学实验结果。　　 2、对于单排枪的浸入式侧吹模拟，本工作主要研究了不同侧枪流速、枪位、插入深度和角度对于熔融还原炉内流动的影响：　　 (1)侧枪枪位较低时，渣液和铁液的含气量较高，侧吹气体在渣液中的路径较长，对熔池的搅拌越剧烈；　　 (2)侧枪流速较大时，顶部空间的溅渣量较多，渣液和铁液的含气量较高，气体对熔池的搅拌范围增大，搅拌能增加；　　 (3)侧枪插入深度较深时，三支侧枪出口的位置更靠近熔池中心，对熔池的搅拌更强烈，顶部喷溅更加剧烈。当侧枪插入深度较浅时，侧枪出口更靠近壁面，壁面所受应力增大，对壁面侵蚀加剧；　　 (4)侧枪角度为30°和50°时，顶部空间的溅渣量增多，渣层的搅拌比较剧烈。侧枪角度为30°时，气体和渣液对炉衬的侵蚀相对较小。　　 3、对于双层侧枪浸入式侧吹模拟，本工作主要研究了上排枪的不同流速、插入深度和角度对熔融还原炉内流动的影响：　　 (1)当上排枪流速较大时，熔池内搅拌更为剧烈，同时炉壁受到的应力相应增大，炉衬侵蚀严重，不利于炉体长寿；　　 (3)当上排枪与水平面的夹角为30°时，熔池的混匀效果最好。　　 在铁浴熔融还原炉的炉体设计和参数优化中，要综合考虑各个因素对熔融还原炉内流动的影响，给出最佳的工艺参数，满足熔融还原炉内渣层搅拌、顶部空间溅渣量以及减小炉衬侵蚀的条件。