制造业是一个国家工业的基础，而焊接技术则是制造技术的重要组成部分。在核电工业中，核电燃料棒的制造过程中所应用的焊接技术中涉及到很多力学方面的问题。对核电燃料棒进行焊接时，周围惰性气体的保护效果对焊件质量起着至关重要的作用。 通过分析制备核燃料棒的过程中现有的工艺缺陷，本文从流体力学原理出发，基于Navier-Stokes方程，并采用贴体坐标和交错网格系统，用SIMPLE算法对核电燃料棒周边以及焊接腔体内部的流场进行了计算，通过对氦气和空气的多组分流场的数值模拟，研究了流场涡结构的主要特征和演化过程，分析了多组分气体和热量输运对瞬态流场的影响。结果表明在焊腔内部低雷诺数圆柱绕流问题中，当轻流体(氦气)流入重流体(空气)时，圆柱尾涡的形成有所减缓。焊接中的高温使得圆柱尾涡尺寸和分离角减小。对这些结果本文进行了直观的物理解释。 通过分析焊件附近氦气质量分数的变化情况，发现了原有结构存在的不足之处，并针对此缺陷提出了优化的设计方案。最后研究了不同入口速度、焊腔几何尺寸、温度等物理参数对于提高核电燃料棒焊接质量的影响。 目前，基于这些计算结果设计的气体保护焊焊机已投入生产。工程实际表明该设备较好地实现了本文的设计思想，提高了生产效率和成品率。