建立了填材送入过程的三维瞬态激光焊接热-流耦合模型与组合热源模型, 在模型中引入了反冲压力、表面张力、热浮力、重力等焊接驱动力。采用流体体积方法追踪匙孔的气-液界面,研究了填材对匙孔三维形态和熔池流动行为的影响。研究结果表明, 在激光填丝焊中, 填材不利于维持匙孔的稳定性, 容易出现匙孔底部闭合的情况; 在激光自熔焊过程中, 匙孔壁面呈现由内向外和由下向上的流动趋势, 这有利于匙孔的稳定张开。

考虑熔池蒸气反冲压力、表面张力、热浮力等力学因素和熔池内、外部的对流、辐射等热学过程，采用沿深度方向衰减的旋转高斯体热源简化熔池对激光的吸收，采用流体体积法追踪气/液界面，采用液相体积分数法和焓-孔隙度法分别处理熔化凝固潜热及液-固糊状区的动量损失，建立了激光深熔焊接熔池的三维瞬态模型。运用该数学模型获得了不锈钢激光深熔焊接过程中熔池及小孔温度场和流场的瞬态变化。计算表明，熔池最高温度呈现线性增长、趋于平稳和小幅振荡三个阶段；小孔在焊接过程中呈现前倾和后倾两种姿态，且存在周期性振荡行为。计算得到的熔池形状和焊缝横截面的试验结果基本吻合，小孔振荡行为也从相关文献的实验结果中得到了验证。

采用三维瞬态模型模拟了同轴激光直接金属沉积过程中激光束在基材附近穿过汇聚的钛金属粉末云时的衰减。采用射线追踪方法，计算了激光束受粉末影响部分被吸收、部分被散射后在各个方向的光强分布。考虑了激光波长和粒子数对激光衰减过程的影响。结果表明，具有均匀空间分布的0.01 g/mL钛粉末云对激光的吸收率为5.47%，激光束穿过粉末云时的衰减几乎不受波长影响，但随粒子数的增加而增强。数值模拟解与实验测得的1.06 μm处的粒子悬浮液透射率曲线相吻合。

利用传热学基本理论, 结合电机结构特点, 建立了电机定子三维瞬态导热模型, 对中小型电机定子三维瞬态温度场进行了仿真。结果显示电机过载起动时, 电机内部升温迅速, 在很短的时间内即可导致电机烧毁；机壳表面温度升高缓慢, 机壳表面最高温升时刻落后于电机内部温升最高时刻；在瞬时过载起动情况下通过电机表面温升是不能判断电机内部温度分布情况的。最后通过实验测量, 验证仿真结果基本准确。