穿孔钨极氩弧焊（K-TIG）是基于普通TIG改进而来的一种新型焊接工艺,具有设备成本低、工艺灵活性好、焊接质量高等优点。K-TIG可实现对中厚板单面焊双面成型的效果,极大地提高了中厚板焊接的生产效率。目前,研究者主要开展了K-TIG焊工艺实验研究,针对焊接熔池内部涉及到的复杂物理机制,未有报道。本文基于计算流体动力学（CFD）软件对K-TIG焊接过程进行数值模拟,分析焊接过程中小孔熔池的传热传质行为,为K-TIG焊的实际应用提供理论基础。本文的主要工作和结论如下:（1）提出了适用于K-TIG定点焊的组合式热源模型。该热源模型由核心与周边两部分组合构成,核心部分为能量密度高、梯度大的集中电弧热源,周边部分为能量密度低、梯度小的自由电弧热源。基于所提出的组合热源模型,采用CSF模型将表面热、力转化为体积热、力,构建了定点K-TIG焊数值模型,计算了小孔-熔池耦合的温度场、动态流场。分析模拟结果发现:在电弧压力、电弧剪切力作用下,小孔底部熔融金属将沿小孔表面向上排出,熔池底部几乎没有熔融金属;熔融金属在熔池上部形成环流。实验验证表明热源模型和数值模型是有效的。（2）提出了适用于K-TIG移动焊的组合式热源模型。通过分析移动焊电弧特征,将定点焊外部自由电弧热源修正为双椭圆分布模型,内部集中电弧保持不变,构造了适合移动焊的组合式热源模型。模拟结果表明:相对运动使热源中心与小孔最低点发生了偏移;熔池温度由前向后呈不均匀分布,熔池前端等温线分布密集,熔池尾部等温线分布较稀疏,高温区范围大;尾部熔池熔融金属在电弧力和表面张力的作用下形成环流。对焊缝横截面、纵截面起始位置、熄弧点位置的熔合线和穿孔时间、小孔偏移中心距离、小孔大小的实测值与计算结果进行对比,验证了热源模型与数值模型的准确性。（3）初步探索了K-TIG焊的热力耦合数值模型。从定点焊模拟结果中提取小孔形状参数,构造了不同小孔深度的钨极-电弧-阳极边界耦合数值模型。探究了小孔形状对电弧能量分布和小孔表面电弧压力、剪切力分布的影响,发现:当小孔深宽比大于1时,小孔对电弧有压缩作用;小孔表面电弧压力不仅与等离子体最大流速有关,还与阳极表面形状有关;电弧剪切力随着小孔深度的增加而减小,分布趋势没有明显变化。