随着海洋经济的发展,海工设备在开发、利用、保护海洋方面的作用愈加重要。然而海洋装备工作环境恶劣,海工装备出现损坏后若不能及时得到修复,会造成极大经济损失及环境灾难。激光增材技术具有热影响区小、修复质量优异的优势,将水下局部干法激光增材技术应用于海工设备的在线修复及在线表面强化,能够显著提高海工设备的服役安全性及经济性。局部干法需要通过大气流在水下形成局部稳定干区,该大气流下粉末的汇聚行为对修复区质量具有重要影响。另外,海工装备现场修复时不可避免出现对倾斜面的修复。基于理论上水上及水下在倾斜面修复工艺规律上的共通性,本文先研究水平基板激光熔覆工艺参数优化并模拟其温度场及流场分布,然后研究倾斜基板激光熔覆工艺及熔池轮廓演变行为。由于水下局部干法激光熔覆使用的大排水气流对粉末输运汇聚行为影响复杂,本文最后探索大气流及送粉工艺参数对粉末的输运行为影响规律,为后期进一步的水下激光熔覆奠定基础。本文的研究内容主要如下:（1）探究GH3536合金水平面激光熔覆的工艺。首先,通过水平正交实验分析各工艺参数对熔覆层的影响:设计的工艺参数范围内,激光功率与熔高呈反向关系,与宽高比呈正向关系;送粉质流量与熔高呈正向关系,与宽高比呈反向关系。接着,通过数值仿真技术得出熔池内的温度场及流场,并结合工艺参数调整,阐明熔池内流场的物质输运作用在熔池轮廓方面影响的机理（2）在水平面激光熔覆工艺及机理的基础上,研究倾斜基板激光熔覆工艺及熔覆层轮廓演变行为。首先,通过控制变量实验,分析基体倾角、熔覆方向、工艺参数等对熔覆层的影响:基板倾斜会显著降低熔高;同样工况下对比熔高,上坡方向熔覆会略微高于下坡方向;适度增加激光功率可以适度弥补熔高的降低。然后,通过将倾斜导致的重力及激光能量等因素加入仿真模型,进行倾斜熔覆仿真对比实验,阐述倾斜面熔覆时重力影响熔池前后流场的物质输运进而影响熔池轮廓及倾斜导致的激光能量下降引发熔池温度场下降进而熔高下降,并得出熔池流场内前沿流场主导前沿坡角,后流场主导熔高的结论。（3）研究基于送粉的激光熔覆技术在大气流环境下粉末的输运汇聚行为。首先,通过数值仿真结合实验分析粉末流动受工艺参数及侧向气流的影响:增大送粉气流会导致粉末浓度轻微下降,较强的侧向气流则会显著降低粉末浓度及导致粉末浓度分布不均。接着,通过数值仿真技术对不同排水罩及不同工艺参数下的排水性能及内部流场进行分析:排水气与熔覆头较近时排水效果较好,但会干扰粉末汇聚行为;排水气与熔覆头较远时排水效果较差,需要增大送粉气流优化排水效果,但排水气不会对粉末汇聚造成明显影响。最后,综合排水效果及粉末的稳定输送,选择合适的排水罩及相应的工艺参数。