近年來,聲輻射力的研究重點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)移到聲學(xué)人工結(jié)構(gòu)調(diào)控聲場方面。與傳統(tǒng)方法相比較,利用聲人工結(jié)構(gòu)來操控微粒有許多優(yōu)點(diǎn),例如可以通過調(diào)整人工結(jié)構(gòu)的晶格常數(shù)來設(shè)計不同頻率的聲捕獲,也可通過調(diào)節(jié)人工結(jié)構(gòu)來設(shè)計操控粒子的局域場。目前,操控粒子的聲學(xué)人工結(jié)構(gòu)大多是一維或二維的周期性聲學(xué)結(jié)構(gòu)。在本論文中,我們基于有限元法將研究拓展到非對稱或三維結(jié)構(gòu)上。本研究在一定程度上增強(qiáng)人們對聲學(xué)操控的理解,推動聲學(xué)操控的發(fā)展,并豐富聲波操控微粒的途徑。本文研究的具體工作分為以下幾個方面:首先,基于三維聲學(xué)結(jié)構(gòu)板,本文研究了三維銅粒子所受的聲輻射力。仿真結(jié)果表明,體系中的聲學(xué)捕獲是源于結(jié)構(gòu)板中表面波的共振激發(fā)。此外,還研究了粒子尺寸和位置對聲學(xué)捕獲的影響,并且說明了聲學(xué)捕獲只發(fā)生在近場。其次,我們研究了一維周期性凹槽結(jié)構(gòu)板中聲表面波激勵的聲輻射力。結(jié)果表明,在聲表面波所有頻率范圍內(nèi),粒子所受到的聲輻射力均為負(fù)值,這表明該聲學(xué)操控體系具有寬頻效應(yīng)。通過在該體系中引入梯度凹槽,可以控制聲顆粒向聲源移動,從而實現(xiàn)聲顆粒的輸運(yùn)。最后,我們還研究了二維聲子晶體中聲腔對聲輻射力的影響,設(shè)計了一種具有不同共振腔的扇形混合結(jié)構(gòu),... 

【文章來源】：吉首大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：44 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

（a）、（b）、（c）分別表示了一維、二維、三維聲子晶體周期性結(jié)構(gòu)示意圖

圖 1.2 聲線法計算聲輻射力示意圖[57]。當(dāng)聲場中微粒尺寸小于或近似等于聲波波長時開成級數(shù)形式，同時根據(jù)邊界條件求解出聲波散論計算出聲場中微粒所受的聲輻射力[58]。及計算軟件的簡介通過有限元分析軟件 COMSOL Multiphysics 建格剖分、求解及后處理等過程，得到了與實驗學(xué)器件設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，精確建模與仿真能夠有造過程中的材料浪費(fèi)和制備效率低等問題。一種求解復(fù)雜微分方程近似解的方法，主要是利行仿真模擬，將比較復(fù)雜的物理系統(tǒng)分解成大零”、“畫圓為直”的方法，即將復(fù)雜的問題簡軟件有 COMSOL、ANSYS、PATRAN、ABSYS 軟件易于學(xué)習(xí)、操作方便且運(yùn)算速度快，

消除計算中的反射。除了有特殊說明外，文中一般設(shè) 0.2 ， 0.14 ， 0.0 和 0.09 ，以及 d 2mm。計算中所用黃銅的為 8600 kg/m3， 4400 m/s， 2100 m/s，水的材料參數(shù)為g/m3， 1490m/s，其中 ， ， 分別表示質(zhì)量密度，縱波速度和橫計算結(jié)果輸出時頻率以0/ 歸一，其中0表示聲波在水中的速度。徑為 的球粒子放置在非粘性的流體中所受到的聲輻射力為[52,62,64]∮ （2-分區(qū)域 S 為銅粒子的表面， 的方向為垂直粒子表面向外。時間平均張量為0 4240020 2（2-2）中， 代表單位張量，0和0分別代表質(zhì)量密度和背景流體的聲速， 和表示一階速度場和壓力場。采用無量綱方式，微粒受到的聲力可表示為[46,52,73,74], ,/0（2-3中，0表示不存在粒子情況下相同位置入射聲源能量密度。

【參考文獻(xiàn)】：
碩士論文
[1]基于MEMS的聲表面波器件設(shè)計與制作的關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 劉慶輝.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2004



本文編號：3607522