使用Comsol完成固体火箭装药的燃面推移

简介

为了计算固体火箭发动机的内弹道曲线，必须知道燃面面积随烧去肉厚的变化关系。目前主要有实体造型法、动网格法、水平集法等。笔者给出一种直接使用Comsol有限元软件完成燃面推移的方法，使用简便快捷，无需编写代码。

理论部分可参考论文《非均匀装药的复杂燃面退移与内弹道性能预示》

接下来将逐步演示操作步骤

步骤

1 启动Comsol

依次选择模型向导、三维之后，弹出如下界面

2 选择物理场

选择“数学节点下”的“经典偏微分方程”中的“泊松方程”，作为物理场

然后点击研究

3 选择研究

选择“稳态”研究，然后点击完成即可。之后进入Comsol操作界面

4 导入或构建装药几何体

这里直接导入某装药几何体（完整装药的1/8）
一般建议使用x_t格式的几何文件

5 设置初始燃面

在“泊松方程”节点下添加“狄利克雷边界条件”，选中所有初始燃面。

6 设置方程

在“泊松方程”节点下修改扩散项系数和源项，如下图所示：

7 划分网格

可以直接让Comsol自动划分四面体网格。点击“网格”节点后，点击“全部构建”，所得网格如图所示
由于本案例仅为演示，故不关注网格质量。实际使用中应当使网格尽量均匀，并考虑网格无关性验证。

8 开始计算

在“研究”节点中点击“计算”按钮。待计算完毕之后，Comsol会给出自动后处理结果，如下图所示

9 后处理

为了更清楚地显示结果，开展进一步的后处理
注意：解的等值面就是燃面，如果需要计算燃面面积，积分即可