声流曳力和声辐射力协同作用下颗粒运动的数值模拟

作者：杨延锋; 姜根山^*; 刘月超; 姜羽; 于淼

来源：动力工程学报, 2020, 40(12): 995-1001.

DOI：10.19805/j.cnki.jcspe.2020.12.007

• 声流曳力
• 声辐射力
• 驻波
• 颗粒
• 运动行为

综合考虑颗粒所受声流曳力和声辐射力,建立了微颗粒在二维通道平面驻波声场中的动力学数值模型。利用分离时间尺度的数值方法求解二阶声流流场,将经典Rayleigh流与模拟得到的二阶声流场进行对比,验证了数值方法的可靠性。在此基础上,研究了声流曳力和声辐射力协同控制下颗粒的运动行为。结果表明:在150 dB、1 000 Hz的驻波声场作用下,存在临界直径(160μm);当粒径小于临界直径时,颗粒运动主要由声流曳力控制,并进行涡流运动;当粒径不小于临界直径时,颗粒运动主要由声辐射力控制,并逐渐向声压节点聚拢;随着颗粒粒径的增大,控制颗粒运动的主要作用力由声流曳力逐渐变为声辐射力,且颗粒速度也随之增大。

• 单位
  数理学院; 华北电力大学