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由于定向凝固过程数值模拟中需要处理随型型壳和辐射换热，采用了改进型Monte Carlo射线追踪法计算辐射换热，详细推导了定向凝固过程温度场的有限元(FEM)数学模型，并阐述了智能区分边界和局部矩阵等关键技术，自主开发了基于有限元法的定向凝固过程温度场数值模拟程序。模拟计算高温合金叶片在高速凝固法(HRS)过程中不同抽拉速度下的温度场，模拟结果与实际过程相吻合，验证了所推导的定向凝固过程温度场有限元数学模型的正确性和可靠性。