随着铸造CAE模拟技术的快速发展,各种铸造凝固过程数值模拟软件已经在大型企业普遍应用,新产品基本都要进行数值模拟,以便于降低铸件试制周期和费用、减少铸件缺陷、改善铸件质量。本文通过建立传热过程的数学模型,开发具有独立计算功能的温度场模拟计算程序,来预测铸件产品在实际生产过程中可能出现的缺陷类型及部位,从而为优化产品的工艺参数提供理论指导。本文在对挤压铸造相关理论及铸造凝固过程计算机模拟技术深入了解的基础上,根据数值传热学的导热定律,推导出了凝固过程温度场的热传导微分方程。为了保证求解实际导热问题获得唯一解,在处理铸件和铸型的边界条件时,建立了能够表达不同计算网格单元间传热规律的复合导热系数数学模型。在综合比较各种数值计算方法的基础上,采用显式有限差分法在时间和空间上对所建立的热传导微分方程进行了离散化处理,通过选择合理的时间步长,建立了具有定解条件的差分方程组。在潜热处理的问题上,优先采用了固相率在凝固结晶区间随温度呈线性关系变化的潜热释放模式。此外,通过对热焓法、温度回升法和等价比热法三种常见的潜热处理方法的深入研究,最终确定了如下潜热处理方法：对于凝固结晶区间比较窄的合金,采用温度回升法；对于凝固结晶区间比较宽的合金,采用等价比热法。根据能量守恒定律,利用相应的潜热处理方法对每个计算网格单元的温度值进行修正,提高了凝固过程温度场模拟计算结果的准确性。在程序设计方面,本文采用面向对象的编程方法,利用Microsoft VC++6.0作为开发平台,充分发挥C++类的封装性、数据隐藏、继承性和多态性的特点,独立开发出了一个封装温度场计算功能的动态链接库。通过共享课题组前处理部分开发的STL文件接口程序和网格剖分模块,本文添加了设置铸件和铸型尺寸及热物理参数的对话框界面,用于凝固模拟的各种计算条件的设置界面,以及凝固模拟计算结果显示模块等内容,并与课题组开发的主程序扩展链接,最终实现了整个凝固温度场数值模拟过程。为了检验所开发的凝固温度场计算模块的实用性,本文对两个典型的铝合金铸件产品在挤压铸造工艺下的凝固过程进行了温度场的数值模拟计算,并将计算结果与铸造模拟软件Anycasting的模拟结果进行对比,结果表明两者的计算结果基本一致,验证了本文所开发的温度场求解模块的准确性。