针对激光熔覆过程, 建立FLUENT三维瞬态熔化-凝固模型, 研究由表面张力梯度引起的Marangoni流对熔池温度、温度梯度、熔体冷却速率和流动行为的影响。研究结果表明, 激光熔覆区域的温度场基本呈椭圆形分布, 且在Marangoni流影响下, 熔池内温度、温度梯度和冷却速率均低于无Marangoni流影响下的温度、温度梯度和冷却速率。同时, 在Marangoni流影响下, 熔池表面的熔体流向为径向向外, 形成两个方向相反的涡流, 并在表面引发流速奇异双峰现象, 即熔池中心流速最小而两侧流速最大。随着熔池深度的增加, 流速奇异性逐渐消失。

针对W-Cu复合体系选区激光熔化过程，建立了三维瞬态定点和移动热源下的熔化凝固数学模型，研究了不同激光功率P和扫描速度V下的熔池表面的温度场和速度场及熔池中W颗粒周围熔体的流场和受力情况。结果表明：当激光功率P由600 W增至900 W时，熔池表面温度梯度与速度场耦合夹角θ由50°减为0°，熔池表面对流传热加快。在定点热源P≥800 W或移动热源(线能量密度η=16 kJ/m)条件下，熔池中W颗粒的周围会产生二次流，使得W颗粒受到由压强差所引起的压力的作用。当二次流产生的引力矢量与压力矢量夹角为锐角时，W颗粒趋于形成小环状结构，限制了其重排且易于发生团聚；反之，W颗粒趋于形成大环状结构，易于均匀分布。

通过采用有限元与多层网格法,求解热传导和对流方程,建立了模拟快速激光重熔的二维瞬态模型,并用该模型模拟了高扫描速度(2m/s)与低扫描速度(0.2m/s)情况下,时变的脉冲激光与连续激光重熔的物理过程.模拟结果显示,激光扫描速度对熔池内的流线分布有较大影响,从而影响到重熔后材料表面的成分分布.低扫描速度下材料表面同一区域可被多个脉冲加热,而高扫描速度下只被一个脉冲加热.熔池表面的形状在重熔过程中呈现中心凹陷,边缘凸起.此外,还通过模拟结果得到了熔池的大小、形状、平均冷却速度和边缘材料冷却速度,这些冷却速度对于分析材料表面的微观结构是有用的.