高斯波束对界面附近离轴球形粒子的轴向声辐射力

作     者：臧雨宸 ZANG Yuchen

作者机构：中国科学院声学研究所 中国科学院大学 

出 版 物：《计算物理》 (Chinese Journal of Computational Physics)

年 卷 期：2020年第37卷第4期

页      面：459-466页

学科分类：07[理学] 082403[工学-水声工程] 08[工学] 070206[理学-声学] 0824[工学-船舶与海洋工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(11604361)资助项目 

主　　题：声辐射力 高斯波束 球形粒子 束腰半径 

摘      要：从声波的散射理论出发,利用级数展开法得到高斯波束的波束因子,推导其对阻抗边界下离轴球形粒子声辐射力.针对刚性球与液体球两种球形粒子进行数值模拟,与自由空间的情况进行比较.讨论边界反射系数、粒子与边界距离、束腰半径以及离轴角度与距离等对声辐射力的影响.仿真结果表明:边界反射系数的增大会引起声辐射力的增加,但不改变峰值的位置;在合适的频率处,可以产生负向声辐射力;声辐射力随粒子与边界距离呈周期性变化;束腰半径的影响主要体现在中高频;随着粒子偏离传播轴的距离和角度增大,声辐射力明显衰减.该研究为利用高斯波束实现对粒子的操纵提供理论基础.