AZ61A鎂合金GTAW焊電弧動(dòng)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(chǎng)、磁場(chǎng)、流場(chǎng)、壓力場(chǎng)以及熱場(chǎng)在三維電弧空間內(nèi)的分布規(guī)律,本文以直流鎢極氬弧焊電弧為研究對(duì)象,根據(jù)磁流體動(dòng)力學(xué)理論建立了基于自由燃燒的GTAW焊接電弧的流體流動(dòng)和傳熱過程的三維瞬態(tài)數(shù)值模型,對(duì)AZ61A鎂合金GTAW焊電弧的動(dòng)態(tài)行為進(jìn)行了研究。
　　首先,根據(jù)質(zhì)量守恒定律、動(dòng)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(zhì)過程的控制微分方程組,并給出了相應(yīng)的邊界條

2、件和初始條件。計(jì)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(duì)控制方程進(jìn)行了離散化,并采用附加源項(xiàng)法對(duì)電場(chǎng)、磁場(chǎng)、流場(chǎng)以及熱場(chǎng)中的邊界條件進(jìn)行了離散。在模型中,采用分離變量法來分別求解電場(chǎng)、磁場(chǎng)、流場(chǎng)和熱場(chǎng)的值并依次改進(jìn),成功地處理了電場(chǎng)、磁場(chǎng)、流場(chǎng)和熱場(chǎng)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(chǎng)以及電弧等離子體瞬時(shí)流體流動(dòng)和傳熱過程的計(jì)算程序。
　　利用所建立的數(shù)值模型,對(duì)鎂合金GT

3、AW焊電弧的動(dòng)態(tài)行為進(jìn)行了數(shù)值分析。通過對(duì)電場(chǎng)、磁場(chǎng)、流場(chǎng)和熱場(chǎng)多耦合問題的求解,模擬并分析了電弧的電勢(shì)、電流密度、磁感應(yīng)強(qiáng)度、電磁力、流動(dòng)速度、溫度以及壓力在三維空間內(nèi)的分布特征。還研究了電弧對(duì)陰極工件表面熱能特性和力學(xué)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(jié)果與已有的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比分析,結(jié)果表明模擬得到的電場(chǎng)、溫度場(chǎng)以及壓力場(chǎng)與已有的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)吻合良好。以電弧電場(chǎng)、磁場(chǎng)以及溫度場(chǎng)等電弧特性為參考