comsol TIG电弧数值模拟

       本文以文献结果为基准，采用comsol多物理场模块，对TIG焊接电弧进行数值模拟。其中引用的方程有电流、磁场、固体和流体传热、层流，通过多物理场接口将各个方程联系起来，构成电弧仿真的基本数学模型。文献[1]的几何模型如下所示，其中HI为钨阳极，DG为阴极，AHIB为阴极，GFED为阳极，HGDCBI为流体域，具体几何尺寸可参考论文。

 

       采用上述物理模型建立comsol二维轴对称模型，为了提高计算收敛性，对模型电极做了一定的拉伸，如下图所示。电流边界条件设为AB电流200A，FE接地；流场边界条件设为进气速度0.4m/s，进气温度1000K；流体区域初始温度设置为10000K，以便提高计算的收敛性。

       通过对模拟边界的设置以及调整求解器相关参数，得到如下结果：

1.磁场强度最大0.03T；

2.温度最高15000K左右；

3.速度最高150m/s左右；

       通过上述仿真，可近似模拟出TIG电弧的温度场和速度场分布情况，为相关电弧仿真提供一定的借鉴。

[1]基于FLUENT的TIG焊接电弧数值模拟