焊接电弧本质上属于一种热等离子体，在焊接力场作用下，在电极与工件之间流动:而焊接熔池内的液态金属同样在多种力的作用下发生着剧烈的流动。在某些假设条件下，二者均可视为一种导电的磁流体，在流体力学范畴内求解。本章借助流体力学软件Fluent，通过具体实例对焊接电弧及熔池液态金属的温度场及流动行为进行模拟分析。
8.1 焊接电弧的流体力学模拟
8.1.1 电弧等离子体的特点与基本假设
前已述及，焊接电弧的形成和维持是由中性气体原子不断被激发、电离及阴极电子发射的结果，电弧空间充斥着运动的中性气体原子、正离子和电子。在焊接电弧的流体力学模拟中，为简化计算，常做如下假设[65-69]。
1)焊接电弧等离子体处于局部热平衡状态，即电子和重离子的温度相等2)焊接电弧气体是大气压力下的氩气。
3)焊接电弧是光学薄的。
4)黏性效应导致的热损失忽略不计。
5)不考虑电极鞘层的影响。
流体的流动状态分层流与素流两种。流体质点做有条不紊的、有规则的运动质点之间在流动过程中不互相混掺，这种形态称为层流:相反地，质点做不规则运动且互相混掺，轨迹无规律、十分混乱的形态称为紊流。紊流的传递速率远大于层流。从层流到紊流的转变与雷诺数息息相关。雷诺数的表达式为
在常规 TIG 焊、MIG 焊焊接中选用氩气作为保护气体，温度在 20000K时电弧等离子体的表征长度L≈0.01m，表征速度v≈200m/s，与此同时电弧等离子体的密度p~0.014kg/m，动力黏度系数-2x10kg/(m·s)。经过计算得出，电弧等离子体的雷诺数约为1400，这一数值在一般情况下被认为是层流，所以可以认定常规 TIG、MIG 电弧的流动状态为层流。
（内容、图片来源：《焊接过程数值模拟》一书，侵删）
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