阻抗界面附近水下刚性柱形粒子的声辐射力
发布时间：2019-09-22 08:13
【摘要】：利用声辐射力来操控微小粒子的技术称为声操控.声操控在材料科学、超声给药、生物物理等领域具有广泛的应用前景,是声学领域的研究热点之一.声操控的核心是对声辐射力的控制,因而对声辐射力产生机理的研究对声操控技术的发展具有重要意义.以声波理论为基础,建立了水中阻抗界面附近刚性柱形粒子声辐射力的理论计算模型,结合柱函数加性定理,推导了平面波垂直入射时,阻抗界面附近水中刚性柱形粒子声辐射力解析表达式,并对粒子位于不同位置时,阻抗边界对刚性柱形粒子声辐射力的影响进行了仿真.数值仿真结果表明,在ka值较小时,声辐射力函数受界面的影响较大,并出现负的声辐射力.在ka值较大时,声辐射力受边界的影响相对较小,随着界面反射系数的增大,声辐射力的值逐渐减小.柱形粒子距阻抗边界的距离对声辐射力有影响,随着距离的增加,辐射力出现振荡变化.改变粒子的半径,声辐射力函数出现峰值的位置也会发生改变.这项研究为界面附近粒子的声操控提供了理论基础并有助于声操控技术的改善和发展.
【图文】：
第１期乔玉配，，张小凤：阻抗界面附近水下刚性柱形粒子的声辐射力图１界面附近粒子的声散射示意图Ｆｉｇ．１Ｔｈｅｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆａｃｏｕｓｔｉｃｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｂｙｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｎｅａｒｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅ其中：Φ为总速度势，ｋ为波数，柱坐标系下二维平面内振幅为鐖０的法向入射平面波速度势为：Φｉｎｃ＝ｅｉｋｒｃｏｓθ＝鐖０∑∞ｎ＝－∞ｉｎＪｎ（ｋｒ）ｅｉｎθｅ－ｉωｔ（２）其中：Ｊｎ（·）是ｎ阶柱贝塞尔函数．阻抗边界的反射波在坐标系（ｒ，θ）中可以表示为：Φｒｅｆｌ＝鐖０Ｒｓｅｉ２ｋｄ∑∞ｎ＝－∞（－１）ｎｉｎＪｎ（ｋｒ）ｅｉｎθｅ－ｉωｔ（３）其中，Ｒｓ为界面反射系数，ｄ为粒子及镜像粒子距阻抗界面的距离．柱形粒子的散射波为：Φｓｃａｔ＝鐖０∑∞ｎ＝－∞ａｎｉｎＨ（１）ｎ（ｋｒ）ｅｉｎθｅ－ｉωｔ（４）其中：Ｈ（１）ｎ（·）是ｎ阶柱汉克尔函数，ａｎ为由边界条件决定的散射系数．在柱坐标系（s裕颍瑂甩龋┲校迪裰瘟Ｗ拥纳⑸洳ǹ梢员硎疚簊讦担螅悖幔簦界垼埃遥蟆啤蓿睿剑蓿ǎ保睿幔睿椋睿龋ǎ保睿ǎ雜裕颍澹椋顂甩龋澹棣兀簦ǎ担┒杂诟招灾瘟Ｗ樱谥瘟Ｗ颖砻嫠俣任埃矗海觯颍颍剑幔剑埃ǎ叮┪烁荼呓缣跫蠼馍ㄉ⑸湎凳允剑ǎ担┰擞弥有远ɡ砜傻镁迪裰瘟Ｗ拥纳⑸洳ㄔ冢
本文编号：2539859
【图文】：
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