水下湿法焊接技术近年来得到了越来越广泛的应用,在水中铺设管道、水下构件的修补、舰船的水下维修等都离不开水下湿法焊接技术,但水下湿法焊接工作环境复杂,焊接效果往往很不理想,很多研究都致力于从工艺方面进行改善从而提高水下湿法焊接质量,而对水下焊接的电弧的产生机理的相关研究则比较少,此外水下湿法焊接电弧等离子体组分直接影响焊接稳定性和焊接质量,但对水下湿法焊接电弧等离子体组分的相关研究一直很少,更缺乏从光谱层面对水下湿法焊接电弧等离子体组分进行诊断研究。基于此,本文利用光谱分析的方法对水下湿法焊接引弧过程的电弧等离子体温度和电子数密度进行了研究,其计算结果可以为进一步从电弧物理的角度探寻水下湿法焊接引弧过程的物理本质,引导并寻求更有效的引弧方法提供重要参考;进一步利用光谱诊断的方法,结合水下湿法焊接的电弧燃烧过程,确定了计算电弧等离子体组分所需要考虑的主要元素,在此基础上,通过牛顿迭代法求解由Saha方程、电荷准中性和方程原子守恒方程组成的方程组,计算得到各组分粒子的数密度。计算结果为从机理层面对水下湿法的电弧进行研究奠定了基础,也为进一步对水下湿法焊接电弧热力学属性及辐射属性等参数的研究提供了理论依据。主要工作如下:第一章:介绍了水下湿法焊接技术国内外研究现状及发展趋势,同时提出了本文的工作内容、研究重点及难点。第二章:介绍了计算水下湿法焊接电弧光谱诊断的理论基础,阐述了引弧过程等离子体温度及电子数密度的计算方法,介绍了电弧等离子组分的计算原理。第三章:搭建了水下湿法焊接电弧光谱诊断实验平台,介绍了平台的各个组成部分,重点描述了电弧光谱诊断系统工作过程。第四章:计算了不同水深条件下水下湿法焊接引弧过程电弧等离子温度及电子数密度,进行了相关分析,计算了流水条件下引弧过程电弧等离子温度及电子数密度并与静水条件进行了对比分析。第五章:在分析水下湿法焊接反应过程的基础上,结合水下湿法焊接电弧光谱诊断的信息,确定了计算中要考虑的电弧等离子组分的18种粒子,计算了各粒子的配分函数,再通过求解由沙哈方程、解离电离方程、准中性方程、气体压力平衡方程等组成的方程组,经MATLAB程序迭代求解出各个粒子的数密度,分别计算了0.3m、20m及40m水深条件下各个粒子的数密度并进行了相关分析。第六章:总结全文工作,分析不足之处,展望后续工作。