AZ61A鎂合金GTAW焊電弧動態(tài)行為的數(shù)值模擬.pdf

1、為了分析鎢極氬弧焊(GTAW)焊接電弧電場、磁場、流場、壓力場以及熱場在三維電弧空間內的分布規(guī)律,本文以直流鎢極氬弧焊電弧為研究對象,根據(jù)磁流體動力學理論建立了基于自由燃燒的GTAW焊接電弧的流體流動和傳熱過程的三維瞬態(tài)數(shù)值模型,對AZ61A鎂合金GTAW焊電弧的動態(tài)行為進行了研究。
　　首先,根據(jù)質量守恒定律、動量守恒定律、能量守恒定律以及麥克斯韋方程,建立了描述GTAW焊接電弧傳熱傳質過程的控制微分方程組,并給出了相應的邊界條

2、件和初始條件。計算區(qū)域包括了電極、電弧區(qū)和工件。然后采用控制容積積分法對控制方程進行了離散化,并采用附加源項法對電場、磁場、流場以及熱場中的邊界條件進行了離散。在模型中,采用分離變量法來分別求解電場、磁場、流場和熱場的值并依次改進,成功地處理了電場、磁場、流場和熱場的耦合問題。最后,用Fortran語言編寫了一套模擬鎂合金GTAW焊電弧電磁場以及電弧等離子體瞬時流體流動和傳熱過程的計算程序。
　　利用所建立的數(shù)值模型,對鎂合金GT

3、AW焊電弧的動態(tài)行為進行了數(shù)值分析。通過對電場、磁場、流場和熱場多耦合問題的求解,模擬并分析了電弧的電勢、電流密度、磁感應強度、電磁力、流動速度、溫度以及壓力在三維空間內的分布特征。還研究了電弧對陰極工件表面熱能特性和力學特性的影響,并得到了陰極工件表面上的電流密度、熱流密度以及壓力分布。將模擬結果與已有的實測數(shù)據(jù)進行了對比分析,結果表明模擬得到的電場、溫度場以及壓力場與已有的實測數(shù)據(jù)吻合良好。以電弧電場、磁場以及溫度場等電弧特性為參考