半固态金属加工技术是近年来金属加工技术研究的热点，半固态浆料中球状晶形成的关键性因素是剪切流动，但目前的研究只局限于实验参数与实验结果的比对，未从本质上揭示流场与半固态组织之间的内在联系。本文基于目前的计算流体力学理论和半固态组织形成机制，采用FLUENT软件研究了金属熔体剪切搅拌过程中的流场状态。通过建立不同的搅拌模型，划分网格，确定流场的边界条件，对搅拌状态下的熔体流场进行模拟，研究搅拌速度及表面粗糙度对流场的影响。首次定量描述了金属熔体剪切搅拌时的流场分布，在不同的几何及运动参数下，流场运动具有较大差别。当转速很小时，速度、涡量和速度矢量都是均匀的分层分布，转子附近的值是比较大的；随着转速的增加，速度、速度矢量和涡量发生了局部失稳状态；转速增加到一定程度，整个流体域都是层流向紊流发展的转捩状态，并且沿轴向周期分布，涡量在整个轴向上在转子附近分布数个环状区域；当转速达到2388r/min时，速度矢量图上出现明显的旋涡状态，而且沿轴向分布数个，在涡量图上与这些旋涡对应的地方出现了环状的分布，环状的中心对应于旋涡的中心，流体微团在公转的同时，也在自转。流体微团自身自转的表征量是涡量。流体微团自转，周围的温度场、密度场均匀，半固态晶核可以直接形成球晶组织。速度和涡量的突变区是球状晶直接形成的区域，速度和涡量的平稳区是球状晶团聚的区域。在改变表面粗糙度值的情况下，模拟得到的流场形态基本不变，所以表面粗糙度对于边界层以外的区域影响较小，对边界层内的区域有一定的作用；模拟结果与球状晶直接形成机制的实验结果一致，初步揭示了剪切搅拌时球状晶直接形成的原因，为半固态浆料的制备提供了理论基础。