tig电弧的全耦合数值分析

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1、第4O卷第1期兰州理工大学学报Vo1．40No．12014年2月JournalofLanzhouUniversityofTechnologyFeb．2014文章编号：1673—5196(2014)01-0019-05TIG电弧的全耦合数值分析石野，杜文玉，黄健康。，樊丁(1．兰州理工大学甘肃省有色金属新材料重点实验室，甘肃兰州730050；2．兰州理工大学有色金属合金及加工教育部重点实验室，甘肃兰州730050)摘要：针对TIG焊电弧在顺序耦合数值分析中的不足，根据连续性方程、动量守恒方程、能量守恒方程以及麦克斯韦方程建立全耦合数学模型．并运用C

2、0MS0LMultiphysics有限元分析软件对三维稳态下、纯氩气保护的TIG焊接电弧进行全耦合条件下的数值分析，得到焊接电弧的温度场、速度场以及电磁场的形态分布特征．结果表明：在全耦合条件下，所得电弧温度、电流密度、等离子体速度的最大值都出现在阴极附近，并在靠近阳极附近的过程中逐渐降低，且温度场成典型的钟罩形，最高温度接近20000K，与已有研究结果吻合良好．关键词：TIG焊电弧；全耦合；数值分析中图分类号：TG401文献标识码：ANumericalanalysisofTIGarcunderthefullycoupledconditionsS

3、HIYu，DUWen-yu。，HUANGJian-kangz，FANDing(1．StateKeyLaboratoryofGansuAdvancedNonferrousMetalMaterials，LanzhouUniv．ofTech．，Lanzhou730050；2．KeyLaboratoryofNonferrousMetalAlloys，TheMinistryofEducation，LanzhouUniv．ofTech．，Lanzhou730050)Abstract：AimingatthedefectsofTIGweldingarcinthe

4、sequentialcouplingnumericalanalysis，thefull—ycoupledmathematicalmodelwassetupaccordingtothecontinuityequation，momentumconservatione—quation，energyconservationequationandmaxwellequations．TheCOMSOLMultiphysicsfiniteelementsoftwarewasusedtoanalyzetheTIGweldingarcofthree-dimensio

5、nalsteady-stateundertheprotectionofpureargon，andthecharacteristicsoftheformationdistributionoftemperaturefield，velocityfieldande—lectromagneticfieldoftheweldingarcundertheconditionofthefullycoupledwasobtained．Theresultsshowthatthearctemperature，currentdensity，themaximumspeedo

6、fplasmaappearnearthecathode，andreducegraduallyintheprocessofnearanodeundertheconditionofthecoupling，thetemperaturefieldpresenttheclassicbellshape，andthehighesttemperatureiscloseto20000Kingoodagreementwithex-perimentalresults．Keywords：TIGarc；fullycoupled；numericalanalysis焊接电弧的

7、燃烧是一个非常复杂的过程，伴随究L2_3J．HuL为计算GMAw电弧一熔池统一模型，有能量的转换、质量的传输、电弧力的作用、金属的建立了直角坐标系下的三维电弧模型[4]，并研究了过渡以及电弧一电源系统特性动态变化等一系列问偏移电弧的行为，使其更接近于实际的焊接电弧．题，很难通过试验直接观测到电弧的行为特征，而数HsuKC等[5-。]首先根据流体守恒控制方程组值分析则可在一定的数学模型下提供完整的流场、和麦克斯韦方程组对整个自由燃烧的高密度氩弧区热场及热物理参数信息[1]．由于钨极氩弧焊在焊接域建立了二维数学模型，考虑了电磁力、热传递、气过程中能够

8、保持稳定的弧长并且焊接质量较高，因体流动等之间的相互作用，但电磁场中没有考虑阴此国内外众多研究者对TIG电弧开展了大量的研极形状的影响．