激光+GMAW复合热源焊接通过能量协同效应,能够取长补短,达到“1+1>2”的工艺效果,实现优质、高效的焊接。复合热源焊接过程中熔池与小孔的动态行为决定了焊缝的质量。因此,通过数值模拟的方法建立复合热源焊接的数理模型,定量分析焊接过程中熔池与小孔动态演变过程,对于优化工艺参数、深入理解复合热源焊接的工艺机理有着重要的理论意义和工程实用价值。基于复合热源焊接特点,分析焊接过程中激光、GMAW电弧以及熔滴的各自热-力作用特点,综合考虑激光热源、电弧热源、熔滴热源以及蒸发反力、表面张力、电弧压力、电磁力、重力、浮力等的作用,分别建立了激光小孔GMAW电弧以及熔滴的模型,并初步考虑激光对GMAW电弧的压缩作用,建立了激光+GMAW复合热源焊接热过程的数学模型。通过编译UDF对ANSYS FLUENT商业软件进行二次开发,使用有限体积法对微分方程进行离散化处理,采用VOF法实时追踪小孔以及熔池的动态界面,并通过PISO算法进行求解,数值模拟激光+GMAW复合热源焊接过程中小孔形成、长大以及维持的动态演变过程,分析了焊接过程中小孔出现周期性振荡的原因,描述了熔池的几何尺寸特征以及熔池内部流场、流态、温度场的变化规律。通过分析小孔塌陷过程,解释了复合热源焊接过程中气泡形成的原因以及气泡形成后在熔池内部的运动路径。分别将实验所得到的焊缝横断面以及熔池内部流体流动特征与计算所得的结果对比,对建立的复合热源焊接热过程模型进行了验证。