艾利波对圆柱形粒子的声辐射力研究

发布时间：2020-11-05 09:59

　　 现代社会生活中,对无接触式纳米级微粒子的操控和捕获技术在各个方面都有需求,尤其在医学和工业领域。声镊子以声波对其声场中的微粒子的辐射压力作用受到广泛关注,各方学者对常用的声波产生的声辐射力特性已有较深入的研究,比如平面行波,贝塞尔波,聚焦波等,艾利波是新近由光学引入的声波形式之一,本文就艾利波的特殊性质研究其对圆柱形微粒子的声辐射力。第一章中简要介绍了声辐射力的定义,研究方法以及发展历史等,然后介绍了近期艾利波在声镊子上的发展以及本文的主要内容。第二章研究两束艾利高斯波对圆柱形微粒子的声辐射力特性,本章中详细推导了两束艾利高斯波的入射速度势,根据边界条件求得散射系数以及声辐射力表达式。研究了两束艾利高斯波中不同相位差和波束宽度对应的声辐射力,探讨了微粒子尺寸半径变化对声辐射力的影响,着重分析了微粒子运动过程中相位差变化对粒子运动状态的影响。结果表明,两束艾利高斯波的相位差对控制微粒子的运动起着重要作用。第三章中探讨声场中一对微粒子的声辐射力,本章给出一束艾利波的速度势,根据粒子之间的相互作用推导出声场中所有的速度势,根据两粒子的边界条件求得散射系数以及声辐射力公式。研究入射波的入射角变化对应的声辐射力,着重探讨了粒子间距和粒子尺寸比例改变对声辐射力的影响。结果表明,粒子间相关参数的合适选择能够达到操控微粒子的目的。第四章中在一对微粒子的基础上将入射波改为一对艾利波,根据第二第三章内容可以获得两束艾利波的入射速度势以及声场中所有可能存在的速度势,根据两粒子边界条件求得散射系数进而推出声辐射力函数。研究分析两束艾利波的相位差,波束间距,入射角对两粒子的声辐射力特性,探讨随两粒子尺寸变化的声辐射力。结果进一步证实了第二第三章中的结论。第五章对全文做一个总结以及展望后期工作可能的结果。
【学位单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O429
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 概述
    1.2 声辐射力的发展历史
    1.3 本文的主要内容
    参考文献
第二章 两束艾利高斯波对圆柱形粒子的声辐射力
    2.1 模型与计算
    2.2 仿真与分析
        2.2.1 相位差对粒子声辐射力的影响
        2.2.2 波束间距对粒子声辐射力的影响
        2.2.3 振幅对粒子声辐射力的影响
    2.3 本章小结
    参考文献
第三章 艾利波对一对圆柱形粒子的声辐射力
    3.1 模型与计算
    3.2 仿真分析与讨论
    3.3 本章小结
    参考文献
第四章 两束艾利波对一对圆柱形粒子的声辐射力
    4.1 模型与计算
    4.2 仿真与分析
    4.3 本章小结
    参考文献
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 未来展望
致谢
硕士研究生期间的主要成果

【参考文献】

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本文编号：2871479