全熔透钨极惰性气体保护电弧焊熔池流动与传热动态过程的数值分析.pdf

学兔兔 第45卷第9期 机 械 工 程 学 报 VO1．45 NO．9 2009年 9月 JOURNAL0FMECHANICALENGINEERING『 Sep． 2009 DoI：10．3901／JM E．2009．O9．266 全熔透钨极惰性气体保护电弧焊熔池流动 与传热动态过程的数值分析 赵 明 武传松2 孙永兴 (1．中国石油大学机电工程学院 青岛 266555：2．山东大学材料连接技术研究所 济南 250061) 摘要：针对原有钨极惰性气体保护电弧焊熔池形态模型存在的问题，采用液体分数法处理了固液相变潜热，利用完备的熔池 表面变形方程组描述了熔透熔池上、下表面变形方程的耦合作用，进一步提高了熔池形状尺寸与熔池表面变形的数值计算精 度。在此基础上，对全熔透 GTAW 焊接熔池中的流体流动与传热过程和熔池形状的动态变化过程进行了数值模拟，展示了 熔池形态的瞬时演变特性。 关键词：流动与传热 动态过程 全熔透GTAW熔池 数值分析 中图分类号：TG444 NumericalAnalysisofDynamicFluidFlow andHeatTransfer inFully-penetratedGTAW W eldPool ZHAOM ing WU Chuansong SUN Yongxing (1．CollegeofMechanicalandElectronicEngineering，ChinaUniversityofPertoleum，Qingdao266555； 2．InstituteforMaterialsJoining，ShandongUniversiyt,Jinan250061) Abstract：TosolvetheexistingproblemsofhtepreviousmodelsforGTAW weldpoolbehaviors，thelatentheatofphase-changeis treatedbymeansofthemethodofliquid—fiaction，andhtecoupledinteractionbetweentheupperandbosom surfacedeformation equationsoffu1ly-penetratedweldpoolisdescribedby employingthecompletedweldpoolsurfacedepression equations．The predictionprecisionisfurtherimprovedofrtheweldpoolgeometry,dimensionand surfacedeformation．Basedonhtemodified modelofrfully-penetratedGTAW weldpool，htedynamicvariationprocessesoffluidflow andheattransferaswellasweldpool geometryarenumericallysimulated，andhtertnasientcharacteristicsofweldpoolevolutionbehaviorsareillustrated． Keywords：Fluidflownadheattransfer Dynamicvariation Fully-penetratedGTAW weldpool Numericalnaalysis 年研究，并取得了很大进展2【4】，但是仍存在一些问 0 前言 题需要加以深入研究。例如，综合考虑各种主要影