鋁合金鑄件在凝固過程中，高溫液態金屬所含有的熱量通過各種途徑向鑄型和周圍環境傳遞，逐步冷卻并進行凝固。鑄件凝固過程數值模擬的任務是建立鑄件凝固過程匯總傳熱的數學模型，并通過數值方法進行求解，從而鑄件凝固過程的規律，預測鑄件缺陷(縮孔、縮松)產生的可能性及位置。

凝固過程中傳熱的基本方式通常是熱傳導、對流及輻射三種方式綜合進行。這三種傳熱方式的處理通常分別采用傅立葉(Fourier)定律，牛頓冷卻定律和黑體輻射法。對于鑄件凝固過程的數值技術一般有三種方法：有限差分法(FDM)，有限元法(FEM)和邊界元法(BEM)。有限差分法是早的用于凝固模擬的，它是通過把鑄件和模具離散化為很小的均等的單元來實現的；使用有限元法通過離散化產生不同類型的網格單元，在凝固過程中勁度矩陣被發展用來預測固液相接觸而的移動速度、溫度分布和在合成物鑄件情形下的質點分布情況等；邊界元素法被工程技術人員和家認為是的技術，運用于獲得的結果輸出。對于鋁合金鑄件凝固過程缺陷的預測和判斷所采用的方法，基本上都是基于比較成熟的鑄鋼件和鑄鐵件等縮松縮孔的預測判據法。從初的定性溫度場熱節法，發展到E.Niyama提出的G/R法，以及到后而的疏導法、固相率梯度法等定量預測方法。

1997年，清華大學的對低壓鑄造鋁合金輪毅的凝固過程進行了模擬。通過建立導熱和傳熱方程和相關邊界傳熱系數的設定，充分考慮了復雜的邊界傳熱現象，合理地考慮了凝固過程中的氣隙，終獲得了循環模擬的凝固冷卻曲線，并與實際生產結果進行比較驗證，獲得了吻合的結果。2000年，采用有限元數值模擬的方法對鋁合金活塞凝固過程進行了數值模擬。對數學模型的非線性偏微分方程利用有限元分析法，將所求解的系統剖分為有限個單元，通過單元節點溫度再插值求出整體溫度分布，終將非線性偏微分方程化為非線性代數方程組，然后用增量法或mN-R法求解。通過對數值模擬結果分析，為活塞鑄造實現化控制、提高活塞鑄件質量奠定了基礎。2004年A.Venkatesan和V.M.Gopinath等人采用有限元法(FEM)了一種對鑄件凝固過程進行數值模擬的數值模型。通過熱燴方法和一致性節點技術分別對潛熱和氣隙進行合并，通過溫度來處理非線性瞬時熱傳導，對模具、鑄件的有限(FM)網格單元進行離散化，采用C++語言編寫程序和高斯排除法解答矩陣。通過該程序獲得在不同時間間隔時的溫度分布，從而計算出凝固速率、溫度梯度和dT/dt。在對Al-6wt%Si合金分別在砂型和金屬型模具中進行凝固模擬時，獲得相應的冷卻曲線。2005年，張宏偉、徐建輝在對大型鋁合金鑄件進行凝固模擬時，應用有限差分法進行模擬計算，并用等溫曲線法預測可能產生的收縮性缺陷。通過建立兩種不同澆冒口工藝設計方案對ZL104鋁合金鑄件進行凝固模擬，并與實際澆注結果進行比較，獲得與生產實際較吻合的結果，節約了試制時間和成本[26]02007年，蘭州理工大學建立了鋁合金壓鑄件的有限元模型，確定了溫度場模擬的初始條件和邊界條件，結合材料的熱物性，利用ANSYS軟件對A380.0鋁合金壓鑄件凝固過程中的溫度場進行了模擬，了鑄件各點溫度隨時間變化的規律，模擬結果和實測溫度值基本吻合。同年，江蘇大學對某鋁合金輪毅新產品的多種工藝方案進行了模擬分析。采用的傳熱學數學方程主要是傳質連續方程，采用的Navier-Stokes公式以及瞬變非線性的能量方程。通過凝固模擬結果顯示，對在輪毅與輪輻的肋部交界部位易出現“孤立熔池”現象進行了分析，并設計了相應的冷卻系統和工藝參數，實現了順序凝固，并了“孤立熔池”現象。沈陽工業學院在對鋁合金鑄件凝固過程數值模擬時，采用了熱傳導模型，利用伽遼金加權余量法建立有限元格式.凝固潛熱的處理采用假想熱流法(FictitiousHeatFlowMethod)，然后使用I-DEAS中相應模塊對程序進行處理，終了鑄件凝固過程中溫度分布，并用多種判據對該條件下鑄件是否會出現縮松(孔)缺陷進行了預測。