随着计算机技术的飞速发展，凝固过程的微观数值模拟已成为当前材料科学领域的研究热点。通过数值模拟，人们可以优化铸造工艺，提高铸件质量，具有重要的实际应用价值。本论文针对铸造过程数值模拟的重要组成部分-凝固过程中有对流作用下显微组织的演变开展模拟研究，完成的主要工作如下： 本文首先基于原有的单松弛Lattice Boltzmann方法(LBM)计算流场的程序，修正了边界条件，使之适用于能耦合晶体生长的流场数值模拟。随后开发了单松弛LBM计算浓度场的程序，并将其与计算流场的LBM程序相耦合。在此基础上将计算流场和浓度场的LBM与模拟枝晶生长的cellularautomaton模型相耦合，建立了适用于在对流作用下合金凝固过程中枝晶生长模拟的CA-LBM耦合模型和程序。 应用耦合的CA-LBM程序对Al-Cu合金在纯扩散和存在对流条件下的单枝晶和多枝晶的生长规律进行了模拟研究，分析了流场强度和合金成分对枝晶形貌的影响。结果表明，新发展的CA-LBM耦合模型可成功地对纯扩散和存在对流条件下的不同择优取向的单枝晶和多枝晶的形貌演变过程进行模拟。在纯扩散条件下，枝晶呈对称生长。存在对流时，枝晶的生长在上游方向得到促进，而在下游方向受到抑制，形成了非对称的枝晶生长形貌。随流场强度增强，上游方向的枝晶长得更加粗壮，而下游方向枝晶的生长受到了更强烈地抑制。随溶质成分增加，促进了二次枝晶臂的生长。为了进一步定量研究流动对枝晶生长的影响，我们将有、无对流情况下枝晶尖端的浓度和生长速度随时间的变化进行了测定和对比。 最后，将本文发展的CA-LBM耦合模型的模拟结果与一个直接求解Navier-Stokes(NS)方程计算流场的CA-传输模型的模拟结果进行比较，两者取得了一致的结果。