卷气气孔和压室预结晶粗大组织是压铸工艺中最常见的两种缺陷,而这些缺陷的形成及后续变化又都与压铸的充型过程相关。因此借助计算机数值模拟技术研究压铸充型过程,预测卷气及压室预结晶组织分布,对优化压铸工艺设计、提高压铸件的质量具有重要的意义。基于Youngs界面假设开发了三维空间自由表面重构算法;基于算子不分裂原则开发了流体运输算法;基于切网格剖分系统开发了对应的控制方程求解算法和后处理程序;分别验证了上述算法的可靠性和优越性。通过求解各类表面的法向量,考虑表面张力,建立了压铸充型过程的数值模拟模型,并利用有限差分法离散求解控制方程;搭建了水力学模拟实验平台,进行两套模具的水模拟实验;将实验结果与模拟结果进行定性与定量的对比,验证了模型的准确性以及考虑张力后的模拟精度变化。基于卷入气泡在充型过程中的演变过程,开发了气泡搜索、气泡破碎、气泡移动的算法,建立了压铸卷气缺陷预测模型;分别比较宏观气泡和微观气泡的模拟结果与实验结果,验证了模型的预测能力。基于压铸充型模型和颗粒轨道模型建立了压室预结晶组织流动分布预测模型;对压室预结晶颗粒进行了受力分析,并利用实验参数设置了模型的初始条件;对比了压室、铸件整体、铸件剖面上预结晶组织分布的模拟结果和金相结果,验证了模型的预测能力。对拉伸棒展开多参数模拟实验,观察了拉伸棒各方向截面上预结晶组织的移动趋势,统计了预结晶颗粒的无量纲平均距离及其周期性波动,总结了预结晶组织的主要分布规律,进而提出了分布规律对缺陷带形成影响的假说,并用不同参数条件下的实验结果进行了验证。综合运用各类模型,对实际的压铸阶梯件、支架件、碰撞盒件进行了充型、卷气分布、压室预结晶分布的模拟,将模拟结果与X射线检测结果、工业CT断层扫描结果、金相照片统计结果对比,验证了模型程序能应用于实际压铸工艺,并通过改进压铸件设计来体现模拟对压铸工艺优化的指导作用。