有界黏性流体中自由球形粒子的声辐射力
Acoustic radiation force of a free spherical particle in a bounded viscous fluid作者机构：南京大学声学研究所近代声学教育部重点实验室南京210093 贵州师范大学物理与电子科学学院贵阳550025 南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044
出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)
年 卷 期：2025年第74卷第1期
页 面：184-193页
核心收录：
基 金：国家重点研发计划(批准号:2020YFA0211400) 国家自然科学基金(批准号:12174192,12204119) 声场声信息国家重点实验室开放课题研究基金(批准号:SKLA202410) 贵州省科技计划(批准号:ZK249)资助的课题
摘 要：声辐射力的研究是提高粒子操控技术的精确性和有效性的重要基础.基于声波动理论,建立了有界黏性流体中自由球形粒子的声辐射力计算模型,结合球函数的加性定理,推导了平面波垂直入射情况下相应的声辐射力解析表达式.理论计算中考虑了小球为自由状态,将粒子的动力学方程作为计算声辐射力的修正项.在考虑流体黏度、粒子材料、粒子位置以及边界等因素对声辐射力影响的基础上进行数值计算.结果表明,随着流体黏度的增大,声辐射力曲线的共振峰被拓宽;相比于液体材料的小球,弹性材料小球的声辐射力的振荡现象更明显;随着阻抗边界反射系数的增大,声辐射力振幅增大;小球位置的不同主要影响其声辐射力的振荡现象.该研究为有界黏性流体中自由粒子的声操控提供了理论基础,并有助于生物医学等领域更好地利用声辐射力操控粒子.
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