激光+GMAW复合热源焊综合了激光焊和GMAW焊的双重优点,具有实现铝合金优质、高效焊接的巨大潜力。但复合焊工艺参数较多,优化困难。焊接过程中,熔池内流体流动对焊缝成形密切相关,因此,利用数值模拟技术对铝合金复合焊熔池动态行为进行研究,具有理论价值和工程实用价值。本文依据传热学、光学和流体动力学原理,综合考虑气、液、固三相耦合及熔滴、小孔与熔池三者相互作用机制,基于FLUENT软件,建立了铝合金激光+GMAW复合热源焊三维瞬态熔池流体流动数值分析模型。利用双椭球体热源描述电弧热输入,同时将激光热输入视为热流峰值可调节的锥体热源,其热源分布参数通过简化的小孔形状尺寸模型确定。计算过程中,首先将熔滴过渡过程视为从熔池上部特定区域向熔池流入高温液态金属的过程,并通过建立液态金属流速对时间的周期函数表征熔滴过渡频率,其次将液态金属的流入在FLUENT软件中处理为边界速度入口(Velocity-inlet),同时将小孔视为由激光致蒸汽反作用力引起的熔池表面变形。为简化计算过程,重点考虑小孔的存在对熔池流体流态的主要影响。利用所建模型对不同激光功率堆焊及角接头焊接过程小孔形态、熔池流体流动及温度场进行数值计算,分析不同接头方式激光+GMAW复合热源焊流场特征。对于复合热源堆焊焊接过程,在2k W激光功率作用下,熔池中小孔尺寸较小,复合焊熔池的动态特性很大程度上受到电弧和熔滴的影响,小孔震动剧烈。当激光功率增加到3kw,激光致蒸汽反作用力增强,熔池内小孔深度增加。小孔型貌任随液态金属流动方式震动。小孔后壁液态金属一部分沿熔池底部向熔池尾部流动,随后在熔池中后部上浮。另一部分金属随小孔后壁向上流动,在熔池中部产生顺时针环流。当激光功率增加到5k W时,小孔深度变得相对稳定,但液态金属的基本流动模式与3k W没有明显变化。随着激光功率的增大,复合焊熔池流体流速增加,对流传热方式在传热中比重增加。在角接头焊接过程中,当激光功率为0k W时,由于熔池处重力分布特征,立板处熔池出现严重下淌,焊接过程中凹陷出现在立板处熔池,熔池不对称性严重。当焊接功率为2k W时,激光小孔未产生,由于激光加入改变了熔池流体流态,熔池不对称性有所改善,流体流动模式基本与0k W相同。当激光功率逐渐增加到3k W时,熔池出现激光小孔,凹陷首先出现在小孔处,流体流动模式趋于复杂,熔池不对称性得到明显改善。当激光功率增加到5.5k W时,小孔深度增加,流态与3k W相同。此外小孔壁处金属堆积是角接头复合焊接过程产生气泡的主要原因。气泡主要出现在激光小孔底部,之后随浮力上浮。