鑄件的充型過程伴隨著液態金屬的流動、溫度的變化和流動區域的變化等復雜現象，它是一個極不穩定的過程，鑄件的氣孔、澆不足及冷隔等缺陷與這一過程有關，因此對充型工藝進行模擬計算可以預測在充型過程中產生的鑄造缺陷，進而優化充型工藝，消除缺陷。

進入80年代后，以溫度場模擬技術為基礎，鑄件充型過程的數值模擬研究開始興起。首先進行這一研究工作的是美國匹茲堡大學的Stoehr教授和其學生黃文星，他們在1983年用二維方法模擬了金屬流體流入一矩形水平型腔和一底部是階梯式的垂直腔的充型流動過程，由此掀起了充型過程的計算機數值模擬研究熱潮。絕大多數從事鑄件凝固模擬技術研究的專家和學者又紛紛開展了這項研究工作。目前，充型模擬研究在理論上正趨向成熟，主要工作是考慮模擬計算的準確性和實用性。在充型過程的模擬中，采用比較多的算法有SOLA-VOF，SIMPLER，MAC，SMAC，COMMIX等，公認的較為實用的算法是SOLA-VOF，很多改進方案都是針對它的。這些算法涉及到的控制方程包括動量方程、連續方程、能量方程、體積函數方程和湍流動能方程等。目前，以SOLA-VOF法為基礎，提出了許多新的計算處理方法，如高斯-賽德爾法，但還沒有一種方法能取得一致的公認。目前充型過程模擬計算已由二維發展到三維，隨著研究的深入，研究朝著盡可能地考慮較多的影響因素，降低計算時間，提高計算精度的方向發展。

盡管理論模型已經成熟，但在具體處理方法上尚有很大的研究空間，研究焦點聚集在湍流問題、邊界條件、壓力場迭代方法、缺陷預測、速度場與溫度場的耦合計算和復雜計算域的迭代收斂及穩定問題等。

（1）湍流問題

充型模擬的一些控制方程是在層流的假設下推導并應用的，但在充型過程中，金屬液常常呈強湍流流動，若用層流流動的方程進行模擬計算，必然造成很大誤差，因而必須考慮湍流的影響，目前主要采用K-ε湍流流動模型。

（2）邊界條件

邊界條件分為流動和傳熱兩大部分。由于現有算法對流動邊界條件中自由表面的處理方法還很不理想，導致壓力迭代發散，速度場計算結果不對稱等。目前已提出一些改進算法，使模擬結果較為接近實際。

（3）壓力場迭代

壓力的求解是流體流動計算的一個較難解決的問題，SOLA-VOF算法采用壓力迭代的方法求解壓力場，但由于速度邊界條件、壓力迭代方法等處理不當，造成壓力迭代經常發散。現在已有人根據梯度法和搜索原理，對壓力迭代過程進行了重新設計，并與速度邊界條件的改進算法相結合，使壓力迭代過程變得迅速穩定，壓力場計算結果較為合理。

（4）缺陷預測

利用該技術預測鑄件的缺陷，主要有氣孔、夾雜、冷隔、縮孔縮松、偏析等。缺陷的預測主要靠判據，而判據與金屬的種類和型腔的形狀有關，目前已有一些判據在應用，如縮孔判據等。

（5）耦合計算

充型過程伴隨傳熱，將充型過程的速度場和溫度場的計算進行耦合，充型結束后即可得到型腔中的溫度場，進而進行凝固過程的模擬計算。

（6）迭代收斂

速度場的計算是一個非常耗時的過程，常常由于算法問題，造成迭代收斂困難，目前還需對SOLA-VOF模型改進，使其在處理復雜件時能夠穩定收斂，得到合理的結果。

在大多數研究人員致力于充型過程模擬計算技術研究的同時，德國的MAGMA公司先行一步，他們已推出鑄件充型過程模擬計算的軟件包，搶占市場。MAGMA軟件包的功能誘人，但其價位很高。

目前，鑄件充型和凝固過程的數值模擬技術的研究與應用已由砂型鑄造向金屬型鑄造工藝展，這一方面反映了這一技術的成熟，同時也反映了這項技術是有生命力的。