为了分析镁合金AZ61A钨极氩弧焊(GTAW)焊接电弧在外加纵向磁场作用下电弧行为,本文以直流钨极氩弧焊电弧为研究对象,根据磁流体动力学理论建立了基于自由燃烧的GTAW焊接电弧在外加纵向磁场作用下的流体流动和传热过程的三维瞬态数值模型。首先,为了分析外加纵向磁场的分布规律建立了励磁线圈磁感应强度计算数学模型,并对基本方程中的瑕点进行处理。在数值计算时采用稳定性好,计算精度高,误差容易控制的龙贝格积分法。该数学模型和数值计算方法具有模型简单,计算精度高和计算速度快等特点。在外加纵向磁场的条件下,建立了电弧空间内带电粒子运动速度和位移的三维数学模型。模拟了在外加纵向磁场作用条件下GTAW焊接电弧空间内带电粒子运动行为的动态变化过程,为研究外加纵向磁场作用下GTAW焊电弧行为奠定了基础。根据质量守恒定律、动量守恒定律、能量守恒定律以及麦克斯韦方程,建立了描述外加磁场作用下GTAW焊接电弧传热传质过程的控制微分方程组,并给出了相应的边界条件和初始条件。采用分离变量法成功地处理了电场、磁场、流场和热场的耦合问题。利用所建立的数值模型,对外加纵向磁场下AZ61A镁合金GTAW焊电弧的动态行为进行了数值分析。以无外加磁场作用下电弧形态为参考,研究了外加纵向磁场及主要焊接参数对电弧电场、电流密度、温度分布、电弧电压及等离子流速分布的影响。得到了外加纵向磁场作用下GTAW焊电弧动态行为的变化规律。