ठोसीकरण प्रक्रिया से जुड़ी चरण परिवर्तन घटना का सामना कई व्यावहारिक कार्यों में किया जाता है जैसे वेल्डिंग और धातु कास्टिंग, थर्मल स्प्रे, लेटेंट हीट थर्मल स्टोरेज, इलेक्ट्रॉनिक कूलिंग के लिए थर्मल प्रबंधन, थर्मल आराम आदि से जुड़ी उत्पादन प्रक्रियाएँ। ठोसीकरण प्रक्रियाओं के लिए प्रासंगिकता की सबसे महत्वपूर्ण खोजों में से एक यह समझना है कि कास्टिंग दोषों की घटना कितनी महत्वपूर्ण है। धातु/मिश्र धातु ठोसीकरण प्रक्रियाओं के लिए भविष्यवाणी करने के लिए मौजूदा वाणिज्यिक समाधान आमतौर पर क्षणिक थर्मल क्षेत्र से जुड़े परिणाम उत्पन्न करते हैं, और ये परिणाम कास्ट उत्पादों के भीतर सिकुड़न गुहाओं की स्थिति की समझ के अनुरूप नहीं हैं। इसलिए, ठोसीकरण प्रक्रिया के दौरान पिघले हुए संवहन के व्यवहार पर विचार करना आवश्यक है ताकि ठोसीकरण के दौरान सिकुड़न प्रेरित दोषों की भविष्यवाणी की जा सके, जिसका अभी पूरी तरह से पता लगाया जाना बाकी है।

तकनीकी ढांचे में, सिकुड़न को तरल और ठोस चरणों के बीच घनत्व अंतर के कारण कास्ट उत्पाद के आकार में भिन्नता के रूप में समझाया गया है। विशेष रूप से, तीन प्रकार के संकोचन संकोचन दोषों के लिए उत्तरदायी हैं: द्रव संकोचन, ठोसीकरण संकोचन, तथा ठोस संकोचन जिसके कारण दरारें, संकोचन गुहाएँ या ढलाई में झुकाव उत्पन्न होता है। ठोसीकरण प्रक्रिया के दौरान ठोस और द्रव चरणों के बीच घनत्व भिन्नता के कारण ठोसीकरण संकोचन की महत्वपूर्ण मात्रा देखी जाती है तथा ठोसीकरण संकोचन अंतिम ढलाई उत्पाद के सबसे गंभीर विरूपण का कारण बनता है। पिघली हुई धातु से ठोसीकृत ढलाई उत्पाद के उत्पादन के समय उत्पन्न होने वाली ठोसीकरण संकोचन की संख्यात्मक भविष्यवाणी वर्तमान अध्ययन का प्राथमिक फोकस है।

ठोस और द्रव चरण घनत्वों के बीच एक महत्वपूर्ण अंतर अंतिम ढलाई उत्पाद के समग्र आयतन परिवर्तन का कारण बनता है, जिसमें मैक्रो या माइक्रो ओपन-संकोचन और मैक्रो या माइक्रो-पोरसिटी जैसे अवांछनीय संकोचन दोष होते हैं। ऐसे दोष बड़ी संख्या में ढलाई अस्वीकृति का कारण बनते हैं, जिससे उत्पादन लागत में समग्र वृद्धि होती है। छिद्रण, संकोचन गुहा और मैक्रो-पृथक्करण जैसे कास्ट दोषों की निगरानी करना एक महत्वपूर्ण तत्व है जो ढलाई धातुओं की गुणवत्ता सुनिश्चित करने में योगदान देता है। हालांकि, सिकुड़न प्रेरित दोषों का संख्यात्मक विश्लेषण ठोस, तरल और शून्य जैसे अलग-अलग चरणों के बीच जटिल अंतःक्रियाओं से जुड़ी कठिन चुनौतियों का सामना करता है। आज तक, सिकुड़न दोष से जुड़े अधिकांश अध्ययन प्रकृति में प्रयोगात्मक हैं, जिससे इस घटना की व्यापक रूप से भिन्न अनुभवजन्य समझ बनती है। इसलिए, भौतिकी आधारित संख्यात्मक मॉडलिंग का विकास अत्यंत महत्वपूर्ण है

वर्तमान अध्ययन शुद्ध धातु के ठोसीकरण के दौरान ठोस अग्रभाग वृद्धि के विकास को ट्रैक करने के लिए एन्थैल्पी अद्यतन विधि को द्रव की मात्रा (VOF) विधि के साथ एकीकृत करके एक नया संख्यात्मक मॉडल विकसित करने पर केंद्रित है, जिससे अंतिम कास्ट उत्पाद में सिकुड़न दोष की भविष्यवाणी की जा सके। संयुक्त उछाल और सिकुड़न प्रभाव के कारण जमने की प्रक्रिया के दौरान पिघल के भीतर उत्पन्न प्रवाह क्षेत्र अंतिम कास्ट उत्पाद में सिकुड़न दोष के आकार को परिभाषित करने में एक प्रमुख भूमिका निभाता है। प्रस्तावित मॉडल किसी भी सतही संख्यात्मक उपचार को लागू किए बिना सिकुड़न प्रेरित संवहन और मुक्त सतह विकास को पकड़ने में सक्षम है। यह मॉडल अंतिम कास्ट उत्पादों में सिकुड़न दोषों की भविष्यवाणी करने के लिए शिक्षाविदों और उद्योग में जमने वाले समुदाय के लिए महत्वपूर्ण प्रासंगिकता का होगा। यह अध्ययन मिश्रधातु ठोसीकरण के दौरान संकोचन दोषों तथा जटिल ढलाई ज्यामिति के लिए आने वाले संकोचन दोषों की भविष्यवाणी के लिए मॉडल के आगे अनुकूलन की संभावनाओं को भी खोलता है।