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| 焊接电流对绝缘固壁约束TIG电弧流场的数值模拟 摘 要 超窄间隙TIG焊接是指焊前只开小角度的“I”形坡口，留有窄而深的间隙，采用熔化极气体保护焊完成整条焊缝的并得到高质量焊接接头的焊接方法，它的优点有生产效率高，焊接接头性能优良等。然而因为间隙较为窄而深，导致坡口侧壁的出现，并在一定程度上影响了电弧流场的分布，具体表现在电弧压力和流速两个方面，从而影响焊接接头的机械性能。为了改善焊接缺陷，本次课题采用绝缘固壁约束和片状钨极共同作用下研究不同焊接电流对电弧流场的影响和分布规律。根据超窄间隙TIG焊接的特点，建立三维模型，然后使用FLUENT、ANSYS、ORIGIN等软件对模型进行模拟求解，得出不同焊接电流对绝缘固壁约束TIG电弧压力和流速的分布及影响。通过模拟求解，得到了不同焊接电流下电弧压力和流速的分布以及在坡口长度和宽度方向上分布的原因，同时通过研究分析得出了不同焊接电流对电弧压力和流速的影响规律。通过研究分析得出以下结论：电弧压力和流速在坡口宽度和长度方向上均呈对称分布，随着焊接电流的增大，压力的峰值也随之增大，而且同一点的压力也随之增大；而流速则会出现两个峰值，分别位于片状钨极圆角附近，随着焊接电流的增大，流速的峰值也随之增大，并且在坡口长度的方向上，流速的峰值会向片状钨极放电间隙最大处发生微量的偏移。 关键词：流场；超窄间隙；焊接电流；绝缘固壁 目 录 摘 要 I Abstract II 目 录 IV 1 绪论 1 1.1课题研究背景及意义 1 1.1.1钨极惰性气体保护焊接 1 1.1.2窄间隙与超窄间隙焊接 1 1.1.3窄间隙TIG焊与超窄间隙TIG焊 2 1.2国内外研究现状 5 1.2.1电弧特性的试验方法 5 1.2.2 焊接数值模拟的意义 7 1.2.3 国内外对焊接电弧的数值模拟现状 8 1.3本课题的研究内容 10 2 超窄间隙TIG焊电弧的数学建模 10 2.1基本假设 10 2.2基本控制方程组 10 2.3建立数学模型 11 2.3.1设置边界条件 11 2.3.2计算区域 13 2.3.3氩气的物性参数 15 2.4数值模拟过程 16 2.4.1软件介绍 16 2.4.2划分网格 17 3 模拟结果及分析 18 3.1不同焊接电流下的压力模拟及分析 18 3.2不同焊接电流下的流速模拟及分析 22 结 论 29 参 考 文 献 30 致 谢 32 |
