等离子弧焊接过程的数值模拟
| 摘要 | 第1-3页 |
| Abstract | 第3-8页 |
| 第一章 绪论 | 第8-23页 |
| ·课题研究意义 | 第8-13页 |
| ·等离子弧焊简介 | 第8-9页 |
| ·穿孔等离子弧焊中小孔现象 | 第9-11页 |
| ·数值模拟技术对等离子弧焊工艺研究的意义 | 第11-13页 |
| ·电弧等离子体数值模拟研究现状 | 第13-18页 |
| ·早期简单的电弧模型 | 第13-14页 |
| ·耦合电磁、热、流的电弧模型 | 第14-16页 |
| ·约束型等离子电弧 | 第16-17页 |
| ·三维电弧模型 | 第17页 |
| ·电弧的流动状态 | 第17-18页 |
| ·电弧模型发展方向 | 第18页 |
| ·等离子弧焊熔池模拟研究现状 | 第18-22页 |
| ·没有考虑熔池内液体流动的模型 | 第18-19页 |
| ·考虑小孔状态的模型 | 第19-21页 |
| ·电弧熔池的耦合计算 | 第21-22页 |
| ·本文研究的目的和主要内容 | 第22-23页 |
| 第二章 计算流体动力学数学基础 | 第23-33页 |
| ·流体动力学基本方程 | 第23-28页 |
| ·流体本构方程 | 第23-24页 |
| ·质量守恒方程 | 第24页 |
| ·动量守恒方程（欧拉／N-S方程） | 第24-25页 |
| ·能量守恒方程 | 第25-28页 |
| ·有限体积法在流体动力学中的应用 | 第28-32页 |
| ·有限体积法的基本思想 | 第28-29页 |
| ·有限体积法的网格 | 第29页 |
| ·有限体积法离散控制方程 | 第29-30页 |
| ·SIMPLEC算法求解离散方程 | 第30-32页 |
| ·边界条件的处理 | 第32页 |
| ·本章小结 | 第32-33页 |
| 第三章 Ar等离子弧焊电弧数值模拟分析 | 第33-79页 |
| ·等离子弧焊中的电弧 | 第33页 |
| ·等离子电弧的流体描述 | 第33-34页 |
| ·约束等离子电弧数学模型 | 第34-41页 |
| ·控制方程 | 第34-36页 |
| ·计算区域 | 第36-37页 |
| ·划分网格 | 第37-38页 |
| ·边界条件 | 第38-39页 |
| ·氩等离子体的物理参数 | 第39页 |
| ·求解过程 | 第39-41页 |
| ·约束等离子电弧特性模拟结果分析 | 第41-51页 |
| ·电场特性 | 第42-43页 |
| ·磁场特性 | 第43-46页 |
| ·速度和压力场分布 | 第46-47页 |
| ·温度场 | 第47-48页 |
| ·电弧对阳极工件的作用 | 第48-51页 |
| ·阳极上的热流密度 | 第48-49页 |
| ·阳极上的电弧压力 | 第49-50页 |
| ·阳极上的电流密度分布 | 第50-51页 |
| ·电弧流动状态的初步探讨 | 第51-55页 |
| ·层流与湍流 | 第51-55页 |
| ·流体的雷诺数 | 第51页 |
| ·湍流问题的数学描述 | 第51-52页 |
| ·标准k’-ε湍流等离子电弧模型及结果分析 | 第52-55页 |
| ·电弧的压缩性 | 第55页 |
| ·电磁力对电弧特性影响的模拟分析 | 第55-56页 |
| ·边界条件对模拟结果的影响 | 第56-60页 |
| ·离子气入口边界速度 | 第57页 |
| ·阳极温度边界 | 第57-60页 |
| ·与TIG焊电弧的比较 | 第60-62页 |
| ·等离子电弧特性的影响因素 | 第62-73页 |
| ·焊接电流的影响 | 第62-65页 |
| ·离子气流量的影响 | 第65-66页 |
| ·弧长的影响 | 第66-67页 |
| ·电极内缩量的影响 | 第67-69页 |
| ·电极形状的影响 | 第69-71页 |
| ·约束喷嘴孔径比的影响 | 第71页 |
| ·电弧类型的影响 | 第71-73页 |
| ·等离子电弧模型的试验验证 | 第73-77页 |
| ·水冷铜阳极法测量电弧压力 | 第74-77页 |
| ·试验装置与试验步骤 | 第74-76页 |
| ·阳极电弧压力测量结果 | 第76-77页 |
| ·电弧温度场验证 | 第77页 |
| ·本章小结 | 第77-79页 |
| 第四章 等离子弧焊熔池温度场和流场的数值模拟 | 第79-98页 |
| ·静止电弧作用下的熔池模拟 | 第79-91页 |
| ·模型分析 | 第79-87页 |
| ·控制方程 | 第79-80页 |
| ·定解条件 | 第80-82页 |
| ·源项 | 第82-83页 |
| ·表面张力 | 第83-84页 |
| ·材料的热物理性能 | 第84-85页 |
| ·熔化/凝固相变潜热的处理 | 第85-86页 |
| ·有限元模型的ANSYS求解 | 第86-87页 |
| ·静止电弧下熔池温度场与流场分布结果 | 第87-91页 |
| ·移动电弧作用下的熔池模拟 | 第91-97页 |
| ·求解策略 | 第91页 |
| ·求解结果与分析 | 第91-95页 |
| ·模拟结果试验验证 | 第95-97页 |
| ·本章小结 | 第97-98页 |
| 第五章 等离子电弧反翘数值模拟分析 | 第98-118页 |
| ·等离子弧焊中的电弧反翘现象 | 第98-99页 |
| ·电弧反翘现象的数值模拟 | 第99-107页 |
| ·控制方程 | 第100-101页 |
| ·小孔描述 | 第101-102页 |
| ·计算区域 | 第102页 |
| ·边界条件 | 第102-104页 |
| ·电弧反翘模拟结果分析 | 第104-107页 |
| ·电弧反翘现象 | 第104页 |
| ·电弧反翘与小孔尺寸的关系 | 第104-105页 |
| ·电弧轴线与小孔轴线间的偏移量对反翘的影响 | 第105-106页 |
| ·焊接电流对电弧反翘的影响 | 第106-107页 |
| ·高速摄影试验验证 | 第107页 |
| ·电弧反翘电压的模拟 | 第107-113页 |
| ·电弧反翘检测电路 | 第108-109页 |
| ·基本原理 | 第108页 |
| ·探针位置的确定 | 第108-109页 |
| ·附加电阻Ra的确定 | 第109页 |
| ·电弧反翘检测电路模型 | 第109-110页 |
| ·带钨探针的等离子电弧温度场 | 第110-111页 |
| ·电弧反翘电压模拟结果 | 第111-113页 |
| ·电弧反翘电压控制小孔尺寸 | 第113-116页 |
| ·多探针检测电路 | 第113-115页 |
| ·试验验证 | 第115-116页 |
| ·本章小结 | 第116-118页 |
| 第六章 结论 | 第118-120页 |
| 参考文献 | 第120-127页 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文及参与的科研工作 | 第127-128页 |
| 附录 | 第128-130页 |
| 致谢 | 第130页 |
