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气体熔池耦合活性TIG焊,即Gas Pool Coupled Activating (GPCA-TIG)焊是一种新型的活性焊接方法,它克服了钨极氩弧焊(TIG)熔深小、高速焊时焊缝成形差等缺点。该方法通过改变活性元素的引入方式,使用自行研制的焊枪使保护气体分层流动,内层为惰性气体保护钨极和熔池,外层以气体的形式引入活性元素,可以在获得良好的焊缝成形的同时显著增加熔深；该方法还可以通过改变钨极尖端形状,将其分割成四份,在焊接过程中形成耦合电弧,即耦合电弧钨极GPCA-TIG焊,可使其电弧压力远低于相同焊接工艺参数下的普通钨极TIG焊的电弧压力,因而可以应用于大电流高速焊接中,提高焊接生产效率。由于保护气体的分层流动和钨极尖端形状的特殊结构,其电弧特性与传统的TIG焊电弧不同,本论文针对普通钨极GPCA-TIG焊电弧特性进行数值模拟研究,借助于CFD求解软件FLUENT6.3,建立了普通钨极GPCA-TIG焊电弧的二维轴对称的稳态模型,通过对软件的二次开发,模拟了普通钨极GPCA-TIG焊的电弧特性,并通过简化模型模拟了耦合电弧钨极GPCA-TIG焊的电弧特性。通过模拟普通钨极GPCA-TIG焊,得到了电弧的温度场、流场、电势场和压力场的分布,并通过改变单一的焊接工艺参数,模拟得到了不同焊接参数下的电弧特性,并且从数值模拟的角度分析了阳极表面的电弧压力随弧长增加而减小的机理。通过对耦合电弧钨极GPCA-TIG焊电弧模型进行简化,运用简化模型得到了其温度场、流场和压力场等的分布,并通过改变单一焊接工艺参数,得到了不同焊接参数下的电孤特性,并与普通钨极GPCA-TIG焊的模拟结果做了对比,发现耦合电弧钨极GPCA-TIG焊可以显著的减小电弧压力,模拟结果和实验结果在相同的焊接工艺参数下具有相同的变化规律。本论文针对气体熔池耦合活性TIG焊电弧特性的数值模拟研究,可以对焊枪结构的设计以及焊接工艺参数的制定进行理论指导,并且对于深入研究GPCA-TIG焊熔深增加的机理,推进GPCA-TIG焊的应用,具有重要的理论指导意义。