一种激光熔化沉积沉积层几何特征预测方法，基于VOF法和送粉方程建立同轴送粉式激光沉积制造数值计算模型；开发程序与Fluent有限元软件集成；进行多组单道单层熔化沉积实验，基于在线实时监测系统，在线实时监测熔池几何特征和熔池温度，并制备沉积层试样提取沉积层几何特征，通过熔池几何特征、熔池温度和沉积层试样几何特征验证数值模型的准确性；基于工艺参数与沉积层几何特征数据库，利用高斯过程回归机器学习方法建立工艺参数与沉积层几何特征的预测模型；基于少量实验数据对沉积层几何特征预测模型进行反馈校正。本发明可快速精确地建立工艺参数与沉积层几何特征的预测模型,工艺成本低、效率高、预测精度可控。