本文基于自由燃烧的GTAW电弧建立了二维稳态的轴对称模型，研究了电弧的传热和流体流动，计算了电弧温度场和速度场的分布。方程的求解采用的是以SAMPLE算法为基础编写的通用热流计算软件--PHOENICS(Parabolichyperbolic or elliptic numerical integration code series)。在借鉴了许多前人模拟经验的基础上，对模型进行了更接近实际情况的假设，建立了电弧的物理模型。根据PHOENICS软件的特点，数值模拟过程中采用贴体坐标，选取了适当的迭代步骤。在软件所提供的交互界面VR(VisualReality虚拟现实)里，通过主界面(MANU)菜单操作实现了在二维柱坐标下对电弧几何模型的建立，对软件进行了二次开发，在Q1和GROUND文件中编译了子程序，处理了温度场、速度场和电势场的边界条件和源项。通过欧姆定律和安培定律计算了电流密度和自感应电磁场，从而得出了电磁力和焦耳热。对不同的条件下的GTAW电弧进行了数值模拟，模拟得到的电弧温度分布、等离子体速度分布和电势分布与国外权威文献报导的测量结果吻合良好。对改变电流、弧长和气流量对电弧各物理特性影响的模拟结果表明，其变化趋势与电弧理论基本吻合，同时也证实了该模拟的可靠性。这为进一步研究焊接电弧物理及控制弧焊过程提供理论依据和指导，并可促进PHOENICS软件在焊接数值模拟中的应用。