底吹技术是一种火法炼铜新工艺，其中底吹熔池熔炼过程是炼铜的关键工序。因此，采用数值模拟的方法系统地研究氧气底吹熔池熔炼过程，有利于加深对底吹熔池熔炼炉内流动、传热、传质过程的认识，对提高氧气底吹熔炼技术的应用水平具有重要意义。　　 本研究以底吹熔池熔炼炉为原型，针对底吹熔池熔炼过程的工艺特点，运用RNGk-ε湍流模型和VOF模型，实现了炉内多相流动过程的三维瞬态模拟。以优化熔池熔炼过程为目标，运用田口方法对影响底吹熔池熔炼过程的氧枪重要参数及其布置方式进行了多目标优化研究，通过统计分析的方法得出了氧枪结构及布置方式的最优组合。本文主要结论如下:　　 (1)数值模拟结果与实验结果的最大误差为8.1％，验证了本论文所建立的数学模型的可靠性。　　 (2)设计工况下炉内气团形成时间为0.12～0.25s，频率为4～5Hz，气团尺寸大小集中在210～390mm;气团上浮时间为0.2～0.4s，其在熔池内的平均上浮速度为4m·s-1;“活性反应区”存在于熔池上部区域。　　 (3)设计工况下炉内7°和22°氧枪出口气团后座频率分别为6.4Hz和4.75Hz，作用时间为0.06s。沉淀区波幅随距离的关系为:(y)=0.06332e-1.413x+yo。　　 (4)气团通过渣-铜锍界面时，引起界面流场的急剧变化，产生的扰动导致卷吸物料现象的发生，卷吸物料主要分布在熔池上部。　　 (5)基于田口方法，对氧枪尺寸、氧枪间距和氧枪倾角的不同水平构成的9组正交试验进行数值模拟与分析，得出氧枪尺寸、氧枪间距、氧枪倾角对熔炼过程的贡献率分别为:20％、43％、37％，;其最优水平组合为:氧枪直径为0.06m、氧枪间距为0.98m、氧枪角度为17°。