作为一种有效模拟凝固过程中纯金属微观组织演化的方法,相场法一直广受国内外热力学研究者的关注。而有限差分法作为最为普遍也最为普及的方法,一直是离散与求解相场模型的计算手段,但是有限差分法存在计算量大、运算时间长、求解精度低等缺点。本文运用傅里叶谱方法求解离散相场模型,利用傅里叶谱方法求解模拟晶粒生长的相场方程和温度场控制方程。相较于普通的差分方法离散相场方程,实现了计算步骤的简化,提高了计算的精度。本文所做的工作主要如下:首先,选取纯金属相场模型的构造原理所提出的相场模型。这个模型由两个偏微分方程组成,分别为相场方程和温度控制方程。结合在实际枝晶生长过程中,晶体的形貌会受到温度、各项异性、随机扰动以及强迫对流等情况的影响,在模型中加入了由给定金属材料的物性参数、各向异性强度和热扰动项等参数,并耦合流场,能够同时模拟静态情形以及动态情形下的多种晶体结晶形貌。其次,使用傅里叶谱方法求解相场模型。运用傅里叶谱变换分别将相场控制方程以及温度场控制方程离散求解,大大减少了相场方程的求解步骤。利用Matlab编程实现了相场法模拟纯金属晶体生长的结晶过程,并利用Paraview软件对结晶过程进行可视化处理。最后,使用傅里叶谱方法求解的相场模型再现了纯金属结晶的树状枝晶、片晶与多晶核形态。为了证明使用傅里叶谱方法求解的相场模型在模拟纯金属结晶方面的有效性,在静态情形下与动态情形下研究了各个模型参数对晶体形貌的生长影响。通过模拟对比,定量研究了各项异性系数、平衡温度、界面厚度、潜热以及界面噪声对静态情形下晶体生长形貌的影响;并研究了流速、界面噪声对动态情形下晶体生长形貌的影响。最终发现,适当增加平衡温度的数值,可以促进晶体的生长。增加界面厚度的取值,能够加快金属晶体结晶生长的速度。潜热增加时,晶体侧枝数目增加,侧枝变细。热扰动项对于枝晶形态、界面结构与侧枝都有重要的影响。流速影响着上游方向与下游方向的枝晶生长。