作为一项绿色焊接技术，搅拌摩擦焊现已被广泛应用于航空航天、交通轨道、船舶制造等各个领域，拥有极其广阔的市场应用前景。搅拌摩擦焊的焊接过程是一个综合了金属塑性流动、温度变化、组织结构转变、应力应变变化的多物理场耦合复杂非线性过程。对焊接过程的相关场量进行研究，对于弄清焊缝成形机理，优化搅拌摩擦焊工艺参数有着重大的意义。本文以搅拌摩擦稳态焊接过程为研究对象，采用基于计算流体力学的方法建立了搅拌摩擦焊稳态焊接过程温度场和流动场耦合的数学分析模型。在分析模型中考虑了轴肩和搅拌针产热的热源公式，并且对焊接过程中母材金属的粘塑性本构关系以及稳态焊接过程中各种假设的依据进行了讨论。模型计算采用更适合实际流动的湍流模型，在控制方程中补充了湍流动能方程，并建立了所有热边界和流动边界条件的数学方程表达式，完成了搅拌摩擦焊数学分析模型的建立。在此基础上，利用多物理场耦合分析软件COMSOLMultiphysics建立了6061铝合金搅拌摩擦焊接过程的数值模型并进行了模拟仿真，分析了焊件的温度场、速度场的基本特征。温度场的模拟结果表明，焊件在模拟中出现的最高温度只达到熔点的77%，说明搅拌摩擦焊属于一种固相连接技术。焊件的温度场分布在水平方向呈椭圆形分布，并且搅拌头前方的温度梯度要大于搅拌头后方的温度梯度；在焊缝两侧，前进边的温度和温度梯度都要高于返回边。流动场的模拟结果表明，轴肩区域内的焊接材料在厚度方向上的速度场呈漏斗状分布，并且出现了两个方向相反的漏斗；焊接不同厚度处的金属流动受到了轴肩旋转和搅拌针旋转的综合影响，工件上表面的流动场分布由轴肩旋转决定，下表面则由搅拌针旋转决定，中间区域是两者共同影响的结果。上述研究为基于计算流体力学的搅拌摩擦焊数值模拟提供了理论参考，对稳态过程中温度场和流动场的分布情况和机理做出了有意义地探究，对于预测焊接过程中最高温度出现的区域有着指导性的作用，对搅拌焊厚度方向上塑性金属流动行为的研究可用于研究焊缝成形机理以及预测焊缝缺陷。