Comsol模拟烟花释放过程

8月前浏览6724

本文摘要（由AI生成）：

这篇文档主要介绍了烟花的释放原理、成分组成以及相关的物理模型，具体包括以下内容：

烟花的来源和历史：烟花源于我国古代的火药，发展历史悠久，在中国传统节日和庆典中占据重要地位。
烟花的成分组成：烟花主要包含黑火药和药引，同时还会加入金属镁或金属铝的粉末、金属化合物等成分。
烟花的颜色：不同金属化合物在燃烧时会产生不同颜色的光芒，因此烟花可以呈现出五彩缤纷的效果。根据产生焰色效应的原理，还可以制作出各种颜色的火焰。
烟花释放模型：建立一个三维球体来模拟烟花释放的空间，并单独截取 xy 平面用于释放烟花粒子。基于数学模块的数学粒子追踪方程对烟花释放过程进行描述。
结果展示和模型文件：展示了烟花释放过程的动画效果，并提供了烟花释放模型文件的来源。

01-烟花释放原理

（1）烟花的来源和历史

烟花，又称花炮、烟火、焰火、炮仗，花焰等等，源于我国古代四大发明之一的火药。烟花的具体产生时间已不可考，但隋炀帝有诗云“灯树千光照，花焰七枝开”，讲述的就是元宵佳节燃放花焰（即烟花）的情景。这说明至少在隋唐时期就已有了用于庆祝节日供人娱乐的烟花雏形。宋代的"架子烟火"或"盆景烟花"已具相当规模。豪放派词人代表辛弃疾曾有“东风夜放花千树，更吹落，星如雨”的词句，便是对其生动而形象的描写。清末民初浏阳县商人李熙雅恢复和发展了祖先失传的烟花制作技艺，制作出了焰火四射的烟花，这一时期的烟花制作技术得到了进一步的发展。现代随着科技的发展，烟花的制作和燃放技术也得到了极大的提升，出现了许多大型烟花表演，如2014年在日本琦玉县燃放的世界上最大的烟花四尺玉。
烟花的文化意义不仅在于它的观赏价值，还在于它在中国传统节日和庆典中的重要地位。它被视为一种能够带来快乐和兴奋的物品，尤其在春节等重要节日中，烟花的燃放成为了庆祝活动的重要组成部分。

（2）烟花的成分组成

烟花与爆竹结构类似，都包含黑火药和药引。黑火药的成分有硫黄、木炭粉、硝酸钾、氯酸钾等。同时，制作烟花的过程中还会加入一些发光剂和发色剂能够使烟花放出五彩缤纷的颜色。发光剂是金属镁或金属铝的粉末。当这些金属燃烧时，会发出白炽的强光，而发色剂是一些金属化合物。例如制作闪光雷、电光炮、烟花炮、彩色焰火时，还要加入镁粉、铁粉、铝粉、锑粉及无机盐。

（3）烟花为什么是五颜六色的？

不同种类的金属化合物在燃烧时，会发放出不同颜色的光芒。氯化钠和硫酸钠都属于钠的化合物，它们在燃烧时便会发出金黄色火焰。同理，硝酸钙和碳酸钙在燃烧时会发出砖红色火焰。在化学上，常常会运用以上结果来测试物质中所含的金属，这类型的实验就称为焰色实验，也叫作焰色反应。根据产生焰色效应的原理，就可以制成各种颜色的火焰，其办法即是在烟花药品剂中，加入一些能使药剂燃烧时火焰能被染成需要颜色的物质。例如：红色火焰是利用氯化锶的分子辐射光谱；绿色的火焰是氯化铜的火焰颜色，黄绿色火焰是利用氯化钡、氧化钡的分子辐射光谱，橙色和紫色火焰则是利用光谱色混合规律而创造出来的，用红色光和黄色光可配成橙色光；用红色光和兰色光可配制成紫色光。