ГІДРОДИНАМІКА І АКУСТИКА

На цей документ поширюється дія ліцензії CC BY-NC-ND 4.0

2026 ◊ Том 4 (94) ◊ Номер 1 ◊ с. 5-27  

https://doi.org/10.15407/jha2026.01.005

  О. П. Жук^*,   В. Д. Кубенко^*,   Я. О. Жук^**

^* Інститут механіки ім. С. П. Тимошенка НАН України, Київ, Україна

^** Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, Україна

Розрахунок акустичної радіаційної сили для жорсткої сферичної частинки розташованої в заповненій рідиною циліндричній трубці з жорсткими чи пружними стінками

Gidrodin. akust. 2026, 4(1):005-027

МОВА ТЕКСТУ: Англійська

АНОТАЦІЯ

Розраховано акустичний тиск та акустичну радіаційну силу (АРС), які діють на сферичну тверду частинку, занурену в рідину, що заповнює жорстку або пружну циліндричну трубку. Виведено вираз для АРС для випадку, коли падаюча хвиля є плоскою хвилею, що поширюється вздовж осі трубки. Акустичний тиск і АРС визначені як функції частоти первинної хвилі. Поставлену задачу розв'язано з використанням раніше отриманих виразів для розсіювання плоскої гармонічної хвилі на сферичному тілі. При цьому застосовано метод розділення змінних. Найскладнішою частиною проблеми є виконання граничних умов на циліндричних і сферичних поверхнях. Задля цього використано взаємні розклади сферичних хвильових функцій по циліндричних і навпаки. Точний аналітичний розв'язок отримано як розклад за спеціальною функцією. Коефіцієнти розкладу обчислюються за допомогою нескінченної системи алгебраїчних рівнянь, яка розв'язується методом редукції. Результати моделювання показали, що наявність циліндричної граничної поверхні суттєво впливає на значення АРС. Це зумовлено впливом акустичної хвилі, розсіяної циліндричною поверхнею трубки. Гострі резонансно-подібні піки виникають у тих самих місцях на залежностях АРС від частоти падаючої хвилі. Це спричинено резонансною поведінкою заповненого рідиною циліндра, тобто, наявність піків при певних дискретних значеннях частоти зумовлена ??специфічними ефектами локалізації та впливає на рух частинок у циліндричній порожнині, заповненій рідиною. Також виявлено, що залежно від частоти падіння хвилі, рух частинок може змінювати свій напрямок. Цей ефект забезпечує наукове підґрунтя для методу керування частинками, розташованими в заповнених рідиною трубках з жорсткими та пружними стінками.

КЛЮЧОВІ СЛОВА

акустична радіаційна сила, циліндрична трубка, сферична частина, ідеальна стислива рідина, плоска гармонічна хвиля

ЛІТЕРАТУРА