激光感生等离子体在激光材料加工过程中时常遇到并对加工过程有重要影响。在激光深熔焊中，激光感生等离子体可以明显地影响熔深、能量利用效率与过程的稳定性。焊接过程中通常采用同轴屏蔽气体保护激光焊头，采用侧吹气体抑制等离子体的不利影响，此时流动与传热传质呈现出明显的三维特征。以此为研究背景，本文采用新建立的物理-数学模型，对激光感生等离子体特性进行了详细的三维数值模拟研究。结果表明，屏蔽气体与金属蒸气的动量比对激光感生等离子体羽中的温度分布、蒸气浓度分布以及流场有显著影响，侧吹气体也明显影响等离子体羽的高度以及传热传质与流场，但等离子体的最高温度很少受影响；等离子体羽吸收引起的激光束能量衰减不太大，而引起的激光束的折射会显著减小光斑处的激光功率密度。模拟中得到的等离子体羽温度、保护气体与辅助气体速度对等离子体特性的影响规律与实验数据或实验观察合理符合。本文还进一步提出了一个包含有简化的匙孔模型、从而能将匙孔内的等离子体与工件上方的等离子体羽特性统一加以研究的模拟方案。数值模拟结果表明，等离子体中最高温度的位置通常位于匙孔内部，但随着匙孔底部金属蒸气速度(或用于金属蒸发的净激光功率)的增加，等离子体温度的最高点有可能移到工件上方。同轴保护气速度和侧吹气体仍然对等离子体特性有明显影响。类似的研究结果还未见到其他作者有过报道。采用与上述类似的模拟方法，本文还对激光推进中涉及的激光维持等离子体的特性作了一些初步研究。 在进行上述研究以前，为了更好了解所要研究的问题以及熟悉有关的计算程序，本文对激光材料加工过程中涉及的其它一些工程热物理问题进行了研究，也得到了若干新的、重要的研究结果。内容包括：(1)对稳态与脉冲激光加热形成的熔池内的传热与流动特性进行了数值模拟，揭示了有关参数的影响；(2)将以前用于计算热等离子体条件下颗粒表面蒸发附加作用力的方法加以改造，用于计算激光材料加工过程中的蒸发反冲压力，预言结果优于以前作者的结果，并与实验数据良好符合；(3)对前人提出的用能量平衡法确定激光焊接熔池尺寸的方法进行了检验、改进与推广，得到了与更多实验数据符合较好的结果。