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初级声辐射力

更新时间:2020-07-14      浏览次数:1234

当声波在其自身上反射时,反射波可以叠加形成所谓的声驻波。这种波的特征是局部高压区域发生构造叠加,称为压力波腹,局部压力小区域发生破坏性干扰,称为压力节点。

当驻波场持续存在于含有食物颗粒或水滴的介质中时,如果流体与颗粒材料之间存在声阻抗不匹配,则波将被颗粒部分地散射。波的散射将产生所谓的初级声辐射力。这种力作用于粒子和液滴,该力作用在颗粒和液滴上,使得它们根据声学对比系数向驻波的节点或波腹移动。声学对比系数取决于粒子及其周围介质的密度和压缩性。

对比系数可以用:

:
 

其中ρ是密度,β是压缩性,下标l和p分别表示液体介质和颗粒。当对比系数为正时,粒子向驻波压力节点移动;当对比系数为负时,粒子向压力反方向移动。 根据经验,密度小于周围液体的食物成分时,有一个对比因子促使它们向压力大值靠近。那些密度高于周围流体的将会被推向压力小值。单个液滴或颗粒在驻波内的压力节点或波腹上的定位将导致它们快速聚集或合并成较大的实体。

声辐射力的研究可以追溯到King的工作。 他的工作重点是了解球形不可压缩粒子在声场中的行为。平面声波中的可压缩粒子如下:

其中r是粒子半径,k =2πλ波数,λ是声波的波长,Eac是比能量密度,x是驻波的节点的距离,φ是声学对比因子。

食物材料在驻波声场中的迁移

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