描述空气中大量驱动的声流.
Christopher Stone1, Mahdi Azarpeyvand1, Anthony Croxford1
1Faculty of Science and Engineering, University of Bristol, Queens Building, University Walk, Bristol, BS8 1TR, United Kingdom.
高功率的超声波在空气中产生声学流动喷气. 40kHz的聚焦阵列产生了比Langevin喇 (0.15 m/s) 更强的流量 (0.2 m/s),这是由于更高的衰减.
科学领域:
- 流体动力学 流体动力学
- 声学 声学 在声学方面
- 非线性声学 非线性声学
背景情况:
- 声波流是一种声音波诱导流体运动的现象.
- 高强度超声波可以产生显著的散装液体流.
- 了解这些流动对于微流体学和粒子操纵的应用至关重要.
研究的目的:
- 测量和描述两种不同的高功率超声波源在空气中产生的声波流.
- 为了比较Langevin喇和聚焦式传感器阵列在产生声流方面的有效性.
- 通过数值模型验证实验结果.
主要方法:
- 粒子图像速度测量 (PIV) 用于测量时间平均声流速度.
- 采用了两个超声波源:一个朗格文喇 (≈27 kHz) 和一个聚焦式传感器阵列 (40 kHz).
- 基于弱非线性的一种数值模型被用于比较.
主要成果:
- 观测到的声学流动流是以射流的形式在声能方向上传播.
- 与兰格温喇 (≈0.15 m/s) 相比,聚焦阵列 (40 kHz) 产生了更高的最大速度 (≈0.2 m/s).
- 声场的形状影响了流速场,聚焦阵列产生了更集中的喷射.
结论:
- 较高的驾驶频率和聚焦的声场导致由于减弱增加而导致更强的声流.
- 数字模型提供了与实验PIV结果的良好的质量和合理的数量一致.
- 这项研究证明了声流对潜在应用的可控性.
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