激光+GMAW复合热源焊综合了激光焊与GMAW焊的双重优点,可实现优质、高效焊接。但相较于单热源焊,其工艺参数较多,难于优化。若焊接过程中,工艺参数搭配不当,仍会出现焊接缺陷。本文利用数值模拟和试验结合的方法,研究了激光+GMAW复合焊小孔动态行为及流体动力学特征,分析了高速复合焊焊缝缺陷的产生及抑制机理,为提高复合焊工艺可靠性提供了技术支持。从传热学和流体动力学角度出发,考虑熔滴和小孔对熔池的影响,建立了基于FLUENT软件适用、高效的激光+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,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;将熔滴过渡过程视为从熔池上部特定区域流入熔池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。简化了小孔的计算过程,重点考虑小孔的存在对熔池流体流态的影响。该模型综合考虑了小孔、熔滴、熔池及热场之间的耦合以及激光与电弧之间的相互作用,可实现弯曲小孔、热场以及流场的模拟计算,能够合理反映复合焊小孔动态行为及流体流动的主要特征,同时提高了计算效率。利用该模型对不同焊接条件下的激光+GMAW复合焊小孔、流场及焊缝成形进行了模拟计算,并依据试验结果对模型进行了验证及优化,根据复合热源焊小孔动态行为及流体流态,分析了其对焊缝成形的影响机制。获得了高速过程中驼峰、咬边、气孔等焊接缺陷形成时的流体流动模式,探讨了激光功率、焊接速度、电弧热输入等对复合焊小孔及流体流动的影响规律,提出了其抑制焊接缺陷的方法。研究结果表明,相较于GMAW焊,复合焊中激光热输入的存在改变了熔池的热场特征及流体流动模式,从而能够有效地抑制高速焊接过程中驼峰、咬边的出现;但随着焊接速度的提高,激光影响减弱,焊接缺陷又会重新出现。在1 m/min焊速条件下,GMAW焊(激光功率为0 W)出现驼峰缺陷;当激光功率为500 W时,驼峰缺陷消失,但熔池中无小孔产生,且流体流动模式与GMAW焊相近,而当焊接速度增大到2 m/min时,驼峰重新出现;当激光功率增至2000 W,熔池中出现小孔,使得流体流动模式更为复杂。并且将焊缝横断面形状尺寸的数值计算结果与试验结果进行对比,二者吻合较好,从而验证了模型的准确性和适用性。