高压环境等离子切割电弧数值模拟

以等离子弧为研究对象,在基本假设下通过Ansys-workbench软件建立了喷嘴处二维轴对称有限元数学模型,并对模型进行了网格划分。基于磁流体动力学和电弧等离子体理论,建立了空气等离子电弧模型的控制方程和边界条件,在Flunent软件中利用用户自定义方程UDF命令添加电弧控制方程中的源项及空气等离子的物性参数,导入UDF命令对电弧模型进行编译求解。模拟结果表明,在相同焊接电流下,随着环境压力的增大,空气等离子切割电弧最高温度呈现下降的趋势。以2 MPa高压焊接试验舱为基础,建立了高压环境等离子弧切割试验系统,该系统主要由高气压等离子弧切割电源、自动切割小车、电弧监视装置等组成。通过设计的行输出变压器实现了0.4 MPa下的稳定起弧,基于此开展了常压和高压下的等离子弧切割试验,研究了压力对等离子电弧形状的影响。