立式离心铸造作为钛合金精密铸造的主要成形方式,被广泛地用于军事、医疗、航空航天等领域大型复杂薄壁钛合金铸件的生产。充型过程是立式离心铸造过程中的重要环节,若工艺控制不当,会造成卷气、夹杂等缺陷,直接影响铸件的质量。因此,深入研究钛合金立式离心铸造充型过程流体运动规律具有重大意义。本文借助物理模拟实验,进行了不同铸造工艺参数条件下钛合金立式离心铸造充型过程流体前沿形貌和流体充型速度规律研究,主要工作内容如下。首先,搭建了立式离心铸造充型过程物理模拟实验平台。根据相似原理,推导了立式离心铸造充型过程的相似准则,并在此基础上制备了钛合金物理模拟实验流体,设计了多类型浇道实验模具,构建了立式离心铸造充型流体运动形貌拍摄系统。其次,研究了不同离心转速、流体粘度、浇注速度和浇注系统条件下流体前沿的运动形貌变化规律。结果表明:流体沿着与旋转方向相对的横浇道侧壁向远心端流动,在横浇道内部出现中间空白流动区域,充型稳定后液流前沿呈现以旋转轴为中心的规则圆弧状。转速越高、粘度越大,则充型量越小,液流的流股宽度越窄,横截面积越小,空白流动区域越大。浇注速度越小,液流前沿越早呈现规则圆弧状。具有多个内浇道的浇注系统,流体由外至内逐层填充。最后,借助示踪粒子流动显示技术研究了不同离心转速、浇注速度和浇注系统条件下流体充型速度变化规律。结果表明:流体充型速度的变化趋势为充型前期迅速减小、随后缓慢减小、最终趋于平稳。转速越小、浇注速度越大,则流体的充型速度越大。具有多个内浇道的浇注系统充型速度最快,充型时间最短。利用物理模拟实验为钛合金立式离心铸造充型过程工艺优化设计提供数据支撑,对实际生产过程具有指导意义。