О радиационной силе, действующей в акустическом поле на твердую сферическую частицу у свободной поверхности жидкости

Abstract

Исследовано действие радиационной силы на твердую сферическую частицу в окрестности свободной плоской грани жидкости при падении перпендикулярно грани плоской звуковой волны.

Досліджено дію радіаційної сили на тверду сферичну частинку в околі вільної плоскої межі рідини при падінні перпендикулярно до межі плоскої звукової хвилі. В результаті інтерференції падаючої і відбитої хвиль утворюється стояча хвиля звукового тиску з вузлом на вільній поверхні. Встановлено залежність сили від частоти, радіусу сферичної частинки та її відстані від межі рідини. Вузли і пучності стоячої звукової хвилі є положеннями рівноваги сферичної частинки. При цьому пучності – положення стійкої рівноваги, а вузли – положення нестійкої рівноваги. Отже, в звуковому полі під дією радіаційних сил частинки мають тенденцію групуватися в пучностях.

An action of radiation force on the rigid spherical particle placed in the liquid near the free plane surface is studied when the incident plane sound wave is perpendicular to the boundary. A standing sound wave of pressure with displacement node at the free surface occurs as a result of interference between incident and scattered waves. Dependencies of radiation force on frequency, radius of spherical particle and distance between the particle and free surface of the liquid are established. The nodes and antinodes of standing sound wave are the equilibrium positions of the spherical particle. The antinodes are the stable equilibrium positions while the nodes are unstable equilibrium positions. It is confirmed that particles demonstrate tendency to group at the antinodes in the sound field as a result radiation force action.