激光深熔焊接具有深宽比高、焊接速度快、热影响区小、焊接变形小等优点，广泛应用于航空航天、大型船舶、新能源等领域。然而，激光深熔焊接过程物理现象非常复杂，对其中的重要机理，如小孔稳定性、熔池流体动力学、气/液/固多相耦合动力学以及常见焊接缺陷产生机理等，尚不完全清楚。而激光深熔焊接机理以小孔效应为本，研究小孔瞬态形成过程对理解激光深熔焊具有重要意义。围绕上述关键基础问题，结合现阶段研究成果，在国家自然基金(51175165)和国家重大专项(2013ZX04001131)的资助下，本文采用Level-Set界面追踪方法，通过混合理论将气/液/固三相流问题统一求解，建立二维瞬态多相耦合的数学模型，对厚板焊接过程中细长小孔的瞬态形成过程和孔内外金属蒸汽行为，以及对熔池流动行为的影响进行了研究，并采用“三明治”试验方法验证。主要创新工作和结果如下：(1)本文建立了激光深熔焊气/液/固三相耦合模型，综合考虑了反冲压力、热毛细力、表面张力、浮力以及对流、辐射等影响因素。模型采用Level-Set方法追踪小孔运动界面，运用混合相模型处理固/液相变，通过Comsol多物理场分析软件，对方程进行相初始化和瞬态求解。并通过三明治试验验证，数值模拟结果与试验结果能够良好吻合。(2)基于所建的数学模型，研究了激光深熔焊接厚板细长小孔的形成过程，温度场分布、速度场分布以及孔内外金属蒸汽行为。分析了小孔尾部弯曲和壁面变形的原因，熔池隆起的原因以及金属蒸汽对小孔壁面和熔池的影响。(3)研究了激光功率和焊接速度对小孔形成过程和金属蒸汽行为的影响。(4)研究了反冲压力、热毛细力和表面张力对小孔形貌和熔池流动行为的影响。通过上述的研究，对激光深熔焊接厚板中细长小孔形成过程,金属蒸汽行为和熔池流动行为有了更为深入的了解，为指导激光深熔焊接工艺提供了理论依据。