高斯波束对水中球形粒子的声辐射力研究

摘要

该文根据级数展开理论,将入射高斯波束用球函数展开,计算了高斯波束的波束因子,并根据声波辐射力理论,推导出球形粒子在高斯波束轴上偏离高斯波束中心时所受声辐射力的解析表达式,对刚性和液体球形粒子在高斯波束作用下的声辐射力进行了数值模拟,分别讨论了高斯波束束腰半径的变化及球形粒子位置的变化对辐射力特性的影响。仿真结果表明,当球形粒子半径与波长的比值(ka)固定时,高斯波束束腰半径对声辐射力有影响,随着束腰半径的增大,球形粒子所受的声辐射力逐渐变小;当球形粒子的半径相对波长较小,球形粒子在波传播方向上向相反方向等距离偏移高斯波束中心时,球形粒子所受的声辐射力大小相等,方向相反。