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申请/专利权人：上海工程技术大学

摘要：本发明属于空心钨极焊接技术领域技术领域，本发明公开了一种磁控空心钨极负压电弧焊接设计方法；包括：计算空心钨极电弧形态；计算外加纵向磁场下的空心钨极电弧；通过改变空心钨极电弧初始条件和边界条件研究外加磁场对电弧温度、压力、速度和电流密度的影响规律，进而得到总结在不同参数下对电弧物理特征的主导作用和工件表面压力的变化规律；通过上述步骤，具有熔池更均匀稳定、实现数值模拟结果更加符合实际情况的优点，提供了完整的数值模拟新思路，便于后续人员继续进行负压电弧研究。

主权项：1.一种磁控空心钨极全域负压电弧设计方法，其特征在于，包括：以下步骤：步骤1:计算空心钨极电弧形态；所述步骤1包括以下步骤：1建立负压电弧下的质量守恒方程和动量守恒方程确定电弧等离子体的速度和压力分布： 式中，ρ为密度；v为速度矢量；P为压力；μ为粘度；I为单位矩阵；F为动量源项；根据能量守恒方程求解电弧温度T： 式中，k为热传导系数；T为温度；Cp为比热容；Q为能量守恒方程源项；根据电流连续性方程和欧姆定律计算电势和磁矢势分布： 式中，V为电势，A为磁矢势，σ为电导率；根据V和A求得电流密度J和磁感应强度B： 电弧能量源项由焦耳热、电子焓传递和电弧辐射损失三个部分组成： 式中KB是玻尔兹曼常数；e是电子电荷；T为电弧形态的温度场；Q是热量源项；Qrad为电弧辐射损失；根据电弧自感应磁场强度B、电流密度J以及动量守恒方程，求解动量守恒方程中的动量源项：F＝J×B2定义空心钨极电弧初始工艺参数，材料热物性参数，边界条件；3根据电弧形态的温度场T、压力p、速度v和电流密度J获得空心钨极电弧物理特征；步骤2：计算外加纵向磁场下的空心钨极电弧；所述步骤2包括以下步骤：1通过改变动量源项的方式添加外加电磁力：F＝J×B+B0其中，B0为外加纵向磁场的磁感应强度；2根据外加磁场下的电弧物理特征变化研究外加纵向磁场对电弧温度、压力、速度和电流密度的影响，进而得到外加磁场下电弧压力和工件表面负压力的变化规律；步骤3：通过将计算结果与相同条件下实验结果进行对比，验证计算结果是否与相同条件下的实验结果相符合，若符合，进行下一步骤；反之，重新回到步骤1，调整模型或边界条件或初始条件，重新进行建模和数值模拟计算的循环过程，直至计算结果与相同条件下的实验结果相符合，完成模型准确性验证；固定模型，改变其他条件或者参数，求解多种条件和情况下的电弧结果。步骤4：通过改变空心钨极电弧其他条件或者参数研究外加磁场对电弧温度、压力、速度和电流密度的影响规律；进而得到和分析总结在不同参数下对电弧物理特征的主导作用和工件表面压力的变化规律；完成磁控空心钨极全域负压电弧设计。

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