电弧增材制造熔池中宏观的热质传递行为直接关系到成型件的质量。然而，通过反复试验来制造无缺陷且性能良好的成型件是昂贵且耗时的，并且很难动态地监测熔池内的快速热流体动力学特征。除实验方法外，数值模拟是研究电弧增材制造过程中宏观物理机制的有效途径。本文首先建立了电弧增材制造的二维数值模型，计算了电弧等离子体域和金属域的电磁、传热和传质特性。该模型通过COMSOL Multiphysics 软件求解磁流体动力学方程、能量守恒方程及水平集方程，模拟了熔滴的形成和脱落、转移进熔池以及熔池的生长和凝固过程。水平集方法被用来追踪气液接口，增强粘度法被用来处理固液相变。电磁力、焦耳热、表面张力及电流密度被计算。研究结果表明，熔滴脱落主要取决于作用在熔滴上的电磁力和表面张力，在基底电流下作为保持力的表面张力大于电磁力，而在峰值电流下作为分离力的电磁力大于表面张力。此外，过热的熔滴所携带的热量是电弧增材制造过程中导致基底熔化的主要因素，仅当第一滴熔滴与基体接触并混合时基底才开始熔化并形成熔池。最后，利用该模型揭示了基底预热温度对Ti-6Al-4V合金沉积层宏观沉积形态的影响机制，发现较高的预热温度可以增大熔池的体积，从而增强沿轴向和径向的热质对流并加速流体向熔池外缘流动，形成带有较大熔深的宽且矮的沉积层。