【摘要】：利用聲輻射力來操控微小粒子的技術(shù)稱為聲操控.聲操控在材料科學(xué)、超聲給藥、生物物理等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景,是聲學(xué)領(lǐng)域的研究熱點之一.聲操控的核心是對聲輻射力的控制,因而對聲輻射力產(chǎn)生機理的研究對聲操控技術(shù)的發(fā)展具有重要意義.以聲波理論為基礎(chǔ),建立了水中阻抗界面附近剛性柱形粒子聲輻射力的理論計算模型,結(jié)合柱函數(shù)加性定理,推導(dǎo)了平面波垂直入射時,阻抗界面附近水中剛性柱形粒子聲輻射力解析表達式,并對粒子位于不同位置時,阻抗邊界對剛性柱形粒子聲輻射力的影響進行了仿真.數(shù)值仿真結(jié)果表明,在ka值較小時,聲輻射力函數(shù)受界面的影響較大,并出現(xiàn)負的聲輻射力.在ka值較大時,聲輻射力受邊界的影響相對較小,隨著界面反射系數(shù)的增大,聲輻射力的值逐漸減小.柱形粒子距阻抗邊界的距離對聲輻射力有影響,隨著距離的增加,輻射力出現(xiàn)振蕩變化.改變粒子的半徑,聲輻射力函數(shù)出現(xiàn)峰值的位置也會發(fā)生改變.這項研究為界面附近粒子的聲操控提供了理論基礎(chǔ)并有助于聲操控技術(shù)的改善和發(fā)展.
【圖文】：

第１期喬玉配，，張小鳳：阻抗界面附近水下剛性柱形粒子的聲輻射力圖１界面附近粒子的聲散射示意圖Ｆｉｇ．１Ｔｈｅｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆａｃｏｕｓｔｉｃｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｂｙｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｎｅａｒｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅ其中：Φ為總速度勢，ｋ為波數(shù)，柱坐標系下二維平面內(nèi)振幅為鐖０的法向入射平面波速度勢為：Φｉｎｃ＝ｅｉｋｒｃｏｓθ＝鐖０∑∞ｎ＝－∞ｉｎＪｎ（ｋｒ）ｅｉｎθｅ－ｉωｔ（２）其中：Ｊｎ（·）是ｎ階柱貝塞爾函數(shù)．阻抗邊界的反射波在坐標系（ｒ，θ）中可以表示為：Φｒｅｆｌ＝鐖０Ｒｓｅｉ２ｋｄ∑∞ｎ＝－∞（－１）ｎｉｎＪｎ（ｋｒ）ｅｉｎθｅ－ｉωｔ（３）其中，Ｒｓ為界面反射系數(shù)，ｄ為粒子及鏡像粒子距阻抗界面的距離．柱形粒子的散射波為：Φｓｃａｔ＝鐖０∑∞ｎ＝－∞ａｎｉｎＨ（１）ｎ（ｋｒ）ｅｉｎθｅ－ｉωｔ（４）其中：Ｈ（１）ｎ（·）是ｎ階柱漢克爾函數(shù)，ａｎ為由邊界條件決定的散射系數(shù)．在柱坐標系（s裕潁瑂甩齲┲校迪裰瘟Ｗ擁納⑸洳ǹ梢員硎疚簊訐擔(dān)螅悖幔簦界垼埃遙蟆啤蓿睿劍蓿ǎ保睿幔睿椋睿齲ǎ保睿ǎ雜裕潁澹椋顂甩齲澹棣兀簦ǎ擔(dān)┒雜詬招災(zāi)瘟Ｗ櫻謚瘟Ｗ穎礱嫠俁任�，即：Ｓz潁潁劍幔劍埃ǎ叮┪爍荼囈縑跫蠼饃ㄉ⑸湎凳�，对蕜Θ�(dān)┰擻彌有遠ɡ砜傻鎂迪裰瘟Ｗ擁納⑸洳ㄔ冢

本文編號：2539859