冷坩埚电磁定向凝固成形技术是集电磁悬浮熔炼、电磁约束成形和强制冷却三位于一体的新型定向凝固技术。它特别适用于高熔点、高活性材料的中小尺寸部件，如航空发动机叶片的近净形成形。　　TiAl合金以其良好的综合高温性能成为制备航空发动机叶片的重要材料，但将其液态成形的难点来自于它们的高熔点和高活性。利用电磁冷坩埚定向凝固成形技术实现 TiAl合金的液态成形，获得定向凝固组织的近净形铸件具有重要的应用价值。　　研究冷坩埚电磁定向凝固成形过程中的耦合传输现象对于揭示在复杂外场作用下合金凝固的传热、传质及流动等行为，理论指导该项复杂的成形技术具有重要意义。　　本文以冷坩埚电磁定向凝固成形过程中耦合传输现象的数值模拟为研究目的，在前期工作的基础上，完成了如下研究工作：　　1.阐述并建立了电磁场与合金凝固传输现象多场耦合数学描述的理论模型。引入低磁雷诺数条件，将电磁场与凝固耦合传输之间的影响进一步简化为电磁场单向影响凝固耦合传输过程，为冷坩埚电磁场下的凝固耦合传输数值模拟做好了理论准备。　　2.解决了电磁场与凝固耦合传输模型数值耦合的计算技术等问题；包括利用ANSYS计算电磁场、ANSYS电磁场计算结果的FEM→FDM数据转换、正弦电磁场电磁力与感应焦耳热的引入等。　　3.在前期工作的基础上，以类叶片铸件为对象，模拟研究了不同电磁场下的凝固耦合传输过程，以检验所采用的数学模型、数值计算方法和耦合技术的可行性；对静磁场下的模拟结果表明，静磁场可以有效抑制纯液相区中的流动，但不能有效抑制凝固区中的补缩流动；对正弦谐波磁场下定向凝固传输行为的模拟结果表明，交变磁场的电磁搅拌效果与磁场强度、频率和合金的电磁物性参数、合金凝固传输行为等密切相关。　　4.研究了冷坩埚电磁定向凝固条件下驼峰形状、位置及所需的电磁场强度与冷坩埚几何参数的关系，对坩埚壁的电磁削弱效果及冷坩埚的电磁特性进行了函数拟合等理论分析；给出了冷坩埚电磁成形过程中高度一定的驼峰在坩埚中随位置变化时，其形状变化与所需励磁电流强度的数值计算式，结合数值计算，分析了冷坩埚电磁特性曲线对冷坩埚下驼峰的影响，包括驼峰形状演变、吸收功率的变化、稳定性等；推导出了由冷坩埚电磁特性曲线决定的无接触电磁约束区熔成形熔体静压力与电磁压力平衡时所需最佳电源励磁电流的数值计算式。数值计算表明，下驼峰占据电磁特性曲线的峰值部分区域有助于减小软接触程度。　　5.模拟了冷坩埚软接触电磁定向成形中上下驼峰结构中的温度场、流场和相对压力场等的分布，分析了采用冷坩埚获得电磁定向凝固组织的可行性机理。计算发现上下驼峰在冷坩埚中竖直方向上的位置强烈地影响到上下锭中的电磁力和感应焦耳热的分布。　　6.为完整模拟冷坩埚电磁成形中上部送料棒的熔化，实现了带有任意熔化温度区间的合金熔化过程中耦合传输现象的数值模拟，计算结果表明：本文采用的数学模型和数值方法对合金熔化过程中耦合传输的计算机模拟是同样有效的。　　7.编制了用于任意形状驼峰的铸锭冷坩埚电磁成形中传输现象数值模拟的网格剖分程序。