合金凝固过程中经常施加超声、电磁等外场,通过产生受迫运动等作用改善凝固组织。同时合金凝固过程中有时自然对流也对凝固组织有明显影响。因此,研究流动对凝固组织的影响具有深远的学术意义和重要的工程应用价值。本文以合金凝固过程的外场处理为背景,通过建模仿真研究了强迫流动和自然对流对合金凝固组织的影响。建立了模拟流场下枝晶生长的基于格子玻尔兹曼方法（LBM）和相场方法（PF）的流场相场耦合计算模型。开发了基于并行计算和网格局部加密（Para-AMR）算法的三维计算程序,实现了全凝固过程的计算,可计算到固相率接近100%,解决了SIMPLE算法计算流场时速度慢、易发散的问题。在不损失计算精度的前提下,将计算效率提升了两个数量级,解决了因计算能力限制而无法开展流动作用下枝晶生长的大规模3-D数值模拟的难题。在此基础上开展了强迫流动下Al-4%Cu合金枝晶生长的数值模拟,发现只有当强迫流动的来流速度大于0.001m/s时才会对枝晶形貌产生显著影响,在一定范围内,流速越高越能促进枝晶生长。相同速度的剪切流对柱状晶生长的促进作用弱于平行于生长方向的流动的作用,强迫流动并不能消除柱状晶的竞争生长现象,只能对各枝晶臂生长速度产生影响。计算了凝固过程中两相区的渗透率,实现了有无强迫流动作用时等轴晶和柱状晶渗透率在全固相率范围内的计算,并提出了强迫流动下两相区渗透率计算的新模型。计算结果表明,强迫流动作用使柱状晶的渗透率随来流速度增大呈指数降低,并使等轴晶渗透率表现出明显的各向异性。研究了密度差引起的自然对流对凝固组织的影响。计算结果表明,Ga-25%In合金凝固过程中,由于溶质In的密度低于熔体,在枝晶尖端形成多股烟囱状的上浮流动,和文献中的实验结果吻合。Al-4%Cu合金凝固过程中溶质Cu析出后下沉偏聚于枝晶间,形成微观偏析。通过实验和数值模拟发现,超声处理熔体时流动强弱与熔体的性质相关,熔体密度和粘度越大,相同功率下的流动越弱。超声的输入有助于减小熔体的温度梯度。在超声作用范围内,处理效果随熔体跟超声入口的距离的增大而减小。确定了在300W的超声作用下流体的雷诺数在020000之间,流速在00.8m/s之间。