燃气轮机作为船用主动力已大量应用于各种船舶，但由于其不能实现直接倒车，限制了船舶机动灵活性。为此，国内已开展船用可倒车燃气轮机装置的研究，其中核心部件是具有双层叶片机构的可倒车叶片。
　　本文选用抗热腐蚀镍基高温合金浇注可倒车叶片作为研究对象，依据质量守恒定律、动量守恒定律、能量守恒定律等，研究建立了可倒车叶片充型过程的数学模型和晶核、形核长大动力学模型。针对可倒车叶片大尺寸实心叶片和小尺寸空心叶片进出气边方向相反，运行过程中会产生相互干扰可能导致叶片断裂的情况，在对可倒车叶片结构分析的基础上，利用有限元软件建模并进行强度校核，用强度准则判定可倒车叶片结构符合强度要求。
　　之后通过实验分析选定了合理的叶片浇注系统，利用ProE软件建立可倒车叶片和浇注系统的实体造型，导入ProCAST软件中，由模块进行网格划分、前处理参数设置，对可倒车叶片浇注充型过程进行数值模拟，选取了可倒车叶片浇注充型过程中5个时刻的温度场和流场，分析了可倒车叶片浇注系统填充顺序，对浇注充型过程中气孔、冷隔等充型缺陷的可能出现位置进行了预测。
　　对可倒车叶片凝固过程进行了数值模拟，选取了6个时刻，对可倒车叶片浇注系统内不同部位凝固顺序进行了模拟分析，同时选取了另6个时刻，对可倒车叶片浇注系统内不同部位凝固温度场变化进行了模拟分析，得到了空心小叶片叶身、空心小叶片和实心大叶片连接处、实心大叶片薄壁的排气边、实心大叶片厚壁的进气边、实心大叶片叶根的凝固顺序，以及空心小叶片、实心大叶片叶身、整个浇注系统等完全凝固的时间。最后，对可倒车叶片凝固过程中缺陷发生的可能性和可能出现的位置进行了模拟分析，并利用Niyama函数临界判据进行了验证。