模拟枝晶形貌的演变有利于对凝固组织更深层次的理解和控制，是获得理想产品的关键。模拟非平衡体系中的枝晶生长已有几十年的历史，主枝两侧出现的二次侧枝的生长行为仍然是研究的热点。相场方法不需要跟踪固液界面，因此在模拟枝晶生长方面有独特的优势。 本文从相场基本原理出发，在综合分析现有相场模型的基础上，基于自由能函数建立了纯金属纯扩散相场模型，简化了耦合噪声的相场模型，并对目前两种耦合流场的相场模型作了进一步完善。为模型确定合适的边界条件和初始条件，并采用基于均匀网格的有限差分方法对其控制方程进行了离散。利用Matlab软件实现了程序的编制和模拟结果的可视化，并计算了尖端生长速度、尖端半径和固相分数等参数。分别对无扰动和有扰动作用下的纯金属枝晶生长过程进行了数值模拟。 在无扰动的情况下，研究了空间步长、各向异性系数、过冷度及耦合系数对晶粒形貌的影响，并计算了不同情况下的尖端生长速度和半径。结果表明：空间步长对计算精度和计算效率均有重要的影响；各向异性系数和耦合系数过大时，枝晶界面不连续而出现棱角；过冷度较大时，界面出容易生成侧枝。对各参数的取值进行了优化，为加入噪声后各参数的取值提供参考。 在合理选择上述参数的基础上，研究了噪声振幅以及上述参数对枝晶侧枝生长行为的影响。结果表明：两种噪声中对侧枝形成起决定性作用的是能量守恒噪声；噪声振幅只影响枝晶侧枝的生长，不影响尖端生长行为。加入噪声的情况下，过冷度对侧枝的生长行为起很大的作用；各向异性系数不仅促发二次分支的形成，还引发三次枝晶，跟实验观察到的现象相一致；耦合系数对侧枝的形成也有很大的影响，耦合系数越大，侧枝越发达。