大尺寸薄壁 ZTA15 钛合金异形铸件在航空发动机复杂喷管部件中具有广阔的应用前景。 然而，其铸造过程中由于壁厚差异，易导致充型不均、温度场分布不均以及凝固缺陷等问题。 本文采用 ProCAST 软件对 ZTA15 钛合金薄壁铸件的铸造工艺进行了数值模拟与优化研究，系统分析了不同浇注系统对铸件温度场、流动场、凝固行为及微观组织的影响。 结果表明，采用传统中心浇道与米字型横浇道系统时，易在铸件内部形成高温热节区，造成凝固不均匀，并使缩孔、缩松缺陷集中分布。 相比之下，优化设计的侧边辅助浇道系统通过分流与补缩作用，有效改善了温度场和流速场的均匀性，降低了合金液的冲击力，减少了气孔与夹杂缺陷，并使缩孔缩松缺陷被引导至浇注系统内部。 微观组织模拟结果表明，优化后的浇注系统有助于获得更加均匀的显微组织。