水下焊接技术在现在水下建筑领域及军事领域都有了广泛应用,其中水下湿法药芯焊丝电弧焊（水下湿法FCAW）更是有很好的应用发展前景。不过水下湿法FCAW在焊接过程中包含的物理与化学变化错综复杂,造成焊接稳定性不好、焊接质量较差,影响了它在重要构件上的应用。所以深入研究水下湿法FCAW,提高水下湿法焊接的稳定性显得十分重要。目前对于水下湿法FCAW的研究大多都从宏观的药芯焊丝及焊接电流电压的角度研究,从微观电弧等离子体角度研究的较少,有关水下湿法FCAW电弧等离子体物性参数研究更是少之又少,现有的电弧等离子体输运系数的研究大多都是空气电弧的。所以,本文从微观物理化学角度深入研究水下湿法焊接FCAW电弧等离子体组分性质,研究其组分粒子数密度及输运系数等物性参数,利用得到的物性参数进行水下湿法FCAW仿真研究,从电弧的本质上研究水下湿法FCAW,深入探究水下湿法FCAW的焊接电弧性质。本文利用搭建的水下湿法焊接实验平台进行焊接实验,实时采集焊接电弧光谱信息,对采集的光谱信息进行电弧光谱诊断分析,确定水下湿法焊接电弧等离子体组分;计算各个组分粒子的配分函数,求解计算各个粒子的数密度,对比分析20m、50m、100m水深环境下的电弧等离子体组分粒子的数密度,粒子数密度的计算也为后面计算输运参数奠定基础;基于局域热力学平衡状态,适当简化分布函数和粒子碰撞项,推导水下湿法焊接电弧等离子体输运系数电导率、热导率、粘性系数的表达式;利用得出的电弧输运系数表达式分别计算水下20m、50m、100m的水下湿法焊接电弧的电导率、热导率、粘度系数,对比分析水深及温度对输运系数的影响;建立电弧磁流体动力学模型,利用建好的模型在仿真软件COMSOL Multiphysics中完成水下湿法焊接电弧仿真模拟,并分析电弧温度场、压力场、流场及磁场的分布情况。本文研究表明:（1）水下湿法焊接电弧等离子体组分粒子数密度中H2、CO等分子会随着电弧温度升高而数密度逐渐降低,C、H、O等原子则先随温度升高而数密度增多,而后也逐渐降低,电子数密度则持续升高,最后趋于平衡;同种粒子,电弧温度相同时刻,水深越深,粒子数密度反而越大。（2）不同水深条件下的电弧等离子体热导率随温度变化的总体趋势一致,但是热导率峰值点出现的温度时刻不同,水深环境越深的等离子体热导率的峰值点要相对后移一点;三种不同水深环境的粘度系数变化趋势一致,但100m水深环境的粘度系数始终比20m和50m的要大一点;电导率总体呈上升趋势,水深越深的焊接环境中的电弧等离子体电导率越小。（3）水下湿法焊接电弧仿真的电弧温度场分布大致为钟罩状,与现有的文献对比分析,较为符合;速度场的分布和温度场类似,靠近焊丝的地方等离子体速度最高;电弧压力主要集中在靠近工件的地方;磁场对称分布,主要集中在药芯焊丝周边。