The acoustic radiation force on a spherical thermoviscous particle in a thermoviscous fluid including scattering and microstreaming
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）
本研究推导了热黏性流体中球形粒子声辐射力的通用解析理论，纳入多类物理效应且无边界层宽度限制，对比已有理论明确了适用极限与差异情形。
2022-12-18 physics.flu-dyn
Acoustic interaction force between two particles immersed in a viscoelastic fluid
在微扰理论的框架下，研究了粘弹性流体中两质点系统中各实心小球与平面驻波相互作用的声辐射力。在本研究中，利用一阶与二阶微扰理论，并考虑上随体麦克斯韦模型，建立控制方程式的数学模型。我们使用有限元方法进行模拟和描述的粘弹性流体的行为。从三个文献的案例研究：一个粒子系统中的粘性流体，两个粒子系统中的粘性流体，和一个粒子系统中的粘弹性流体的数学发展进行了验证。本研究的新颖之处在于建立了两个球形颗粒在粘弹性流体中的声相互作用力。结果表明，与相同剪切粘度的粘弹性流体相比，粘性流体中两球之间的声相互作用力更大。这种行为是由于弛豫时间效应。提出了粘弹性流体中相邻颗粒间声相互作用力的数学表达式。
2023-01-16 physics.flu-dyn
Dielectric Fluid in Inhomogeneous Pulsed Electric Field
研究了在强非均匀非定常电场中电致伸缩有质动力作用下可压缩流体的动力学问题。它示出，如果在一个尖锐的，针状电极的电压上升的前沿是相当陡峭的（小于或约纳秒），和区域的负压出现，这可以达到的值，在该值的流体失去其连续性与形成的空化破裂。如果电极上的电压不够大或前端较平坦，则液体中不会发生空化。然而，场的突然关闭导致液体从电极反向流动，这导致负压的出现，并且可能导致空化。
2013-01-23 physics.flu-dyn
A variational formulation for dissipative fluids with interfaces in an inhomogeneous temperature field
从变分原理的观点出发，给出了非均匀温度场中具有界面的耗散流体的形式化描述。通常，流体的拉格朗日量由动能密度减去内能密度给出。在熵的约束下，最小化作用的必要条件产生运动方程。然而，有时需要知道熵的正确方程。我们的主要目的是通过使用三个要求，这是一个推广的诺特定理，热力学第二定律，适定性。为了说明这种方法，我们调查了几个现象中的非均匀温度场。在手性液晶的蒸发、扩散和旋转的情况下，我们通过内能阐明了熵通量与这些现象之间的交叉效应。
2015-07-09 physics.flu-dyn
Universal Scaling of Acoustic and Thermoacoustic Waves in Compressible Fluids
我们已经推导出了一套参考标度参数产生崩溃的等熵声学和热声（或热释放引起的）波在不同的纯可压缩流体与指定的状态方程。由此产生的参考压力和速度与经典的声学标度是一致的。参考温度和放热速率需要用等压热膨胀系数$α^*_{p_0}$表示，以确保所有流体的所有热流体动力学波动的崩溃。建议的标度扩展到非等熵波和高分辨率的一维Navier-Stokes模拟的数据进行验证。测试条件包括自由传播的等熵声波和热声压缩波冲击强度为4.27，为6种不同的超临界流体的状态范围从可压缩液体近理想气体，并跨越7个数量级的强制热释放率。
2017-08-30 physics.flu-dyn
Acoustic Invisibility in Turbulent Fluids
隐身系统在湍流射流中的声学隐身性一直以来都知之甚少。在这里，我们表明，明显的散射会出现在湍流尾流由于淹没的经典隐身装置。使用我们的理论模型解释了内在机制，这最终启发我们开发一个优化的隐身方法。使用高阶计算声学方法检查近场和远场散射场。显着的低散射证明了所提出的声学隐身方法的湍流液体的情况下的有效性。
2013-12-03 physics.flu-dyn
Acoustic radiation force on a heated spherical particle in a fluid including scattering and microstreaming from a standing ultrasound wave
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）
该研究推导了受热弹性固体微球在轴对称声波中所受声辐射力的解析表达式，纳入粒子振动、声散射及微流效应，发现温度梯度引发的流体声速变化可显著改变受力，甚至1 K的表面温升就能使部分流体-固体组合的受力方向反转。
2023-06-29 physics.flu-dyn
Cavitation in dielectric fluid in inhomogeneous pulsed electric field
本文提出了一种研究任意非平稳条件下空化发展早期阶段的方法。该方法是基于在强非均匀电场中液体粒子运动的理论模型框架内的计算结果与控制参数的实验结果的比较。这种方法使我们能够找到临界负压，在那里空化开始发展，并确定在经典模型的空化常数的值。
2013-07-29 physics.flu-dyn
Acoustic interaction forces between small particles in an ideal fluid
我们提出了一个理论表达式的小球形颗粒之间的声学相互作用力悬浮在一个理想流体暴露于外部声波。声相互作用力是一个给定粒子上的声辐射力的一部分，涉及来自其他粒子的散射波。颗粒，无论是可压缩的液滴或弹性微球，被认为是远远小于声波的波长。在这个所谓的瑞利极限中，粒子之间的声学相互作用力很好地近似于对相互作用势的梯度，而对粒子间距离没有限制。该理论被应用到研究声相互作用力的颗粒悬浮液中的驻波或行波平面波。结果表明，沿波传播方向存在聚集区域，而颗粒在横向上可能相互吸引或排斥。此外，一个平均场近似的发展来描述在水中的油滴乳状液中的声相互作用力。
2014-08-24 physics.flu-dyn
Fluid viscoelasticity controls acoustic streaming via shear waves
Indian Institute of Technology Madras（印度马德拉斯理工学院）
研究通过控制流体粘弹性特性，揭示了剪切波对声流转变的影响，发现流体粘弹性通过德拜数和粘性扩散数调控声流增强、抑制和反转。
2026-02-19 physics.flu-dyn
Local pressure for inhomogeneous fluids
考虑了平衡态和局部平衡态下非均匀流体中局部压力的定义。热力学和机械（流体动力学）的背景下调和。对存在的问题和不确定性进行了讨论。
2020-08-26 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Acoustofluidic Suppression of Rayleigh Taylor Instability and Fluid Mixing: Stabilization of Stratified Fluids in a Minichannel
Indian Institute of Information Technology, Design and Manufacturing Kancheepuram（坎切普兰印度信息科学技术与设计制造学院）
本文提出利用驻波声流技术抑制瑞利-泰勒不稳定性及流体混合，通过声能密度超过临界值和声波方向垂直于界面的条件，使混合指数降低一个数量级。
2026-04-21 physics.flu-dyn
Forces acting on a small particle in an acoustical field in a thermoviscous fluid
我们提出了一个理论分析的声辐射力对一个单一的小颗粒，无论是热粘性流体液滴或热弹性固体颗粒，悬浮在一个粘性和导热的流体介质。我们的分析对粘性和热边界层厚度$δ_\mathrm{s}$和$δ_\mathrm{t}$相对于颗粒半径$a$的长度尺度没有限制，但是它假设颗粒与声波波长$λ$相比是小的。这是与声波和超声波从微米级颗粒散射有关的极限。对于尺寸与边界层相当或小于边界层的颗粒，热粘性理论导致声辐射力的深刻后果。我们不仅预测了比理想流体理论预期的大几个数量级的力，而且对于某些相关的材料选择，我们还发现了不同尺寸但相同颗粒上的声辐射力的符号变化。这种现象可能会被利用在处理亚微米大小的颗粒，如细菌和病毒在实验室芯片系统。
2015-07-03 physics.flu-dyn
Numerical simulation of microscale acoustic streaming flow
在小型化的全分析系统中流体样品的有效混合对于包括生物筛选测定、化学提取、聚合、细胞分析和蛋白质折叠在内的许多应用是必不可少的。微型化的微流体平台最近出现用于微尺度流体混合，其具有高通量样品处理和减少样品消耗的能力。然而，微尺度流体混合固有地受到阻碍，由于在小通道中的低雷诺数流动的特性。微尺度流体混合主要依赖于分子扩散，因此需要较长的处理时间。为了解决这一难题，已经开发了多种用于快速有效混合的主动微流体方法，其使用电动流动、激光诱导流动、磁力搅拌和声学流动（ASF）。在这些具有外力场的技术中，声流体混合由于其按需、可控、无创和生物相容性的性质而受到好评。在本研究中，我们进行了数值模拟的声流，诱导与高度局域化的表面声波（SAW），在微尺度流体通道的基础上的声波衰减模型
2022-10-23 physics.flu-dyn
On the forces acting on a small particle in an acoustical field in a viscous fluid
我们计算了超声波对悬浮在粘性流体中的可压缩球形颗粒的声辐射力。使用普朗特-Schlichting边界层理论，我们包括溶剂的运动粘度，并推导出所产生的辐射力，这是有效的任何粒子半径和边界层厚度的解析表达式，只要这两个长度尺度远小于超声波的波长（毫米在水中在MHz的频率）。悬浮微粒的声泳响应的预测和分析，使用微通道声泳中通常采用的参数值。
2011-10-27 physics.flu-dyn
Acoustic wave propagation in a macroscopically inhomogeneous porous medium saturated by a fluid
导出了宏观非均匀多孔介质中流体饱和时的运动方程。作为这些方程的有效性的第一个验证，两层刚性框架多孔系统被视为一个单一的多孔层的物理性质的突变进行了研究。一个简单的波动方程推导和解决这个系统。反射和透射系数的数值计算使用波分裂格林函数方法（WS-GF）。模拟了反射波和透射波时程。通过空气饱和的材料所获得的实验结果进行比较，通过这种方法和经典的传递矩阵法（TMM）的结果。
2006-06-08 physics.flu-dyn physics.gen-ph
Acoustic amplification and bifurcation in a moving fluid
利用拉格朗日参数变分法求解描述声波与流体相互作用的微分方程，得到了运动流体中声波的准积累解。结果表明，非线性相互作用导致了倍周期分岔，然后是奇倍半周期分岔，并产生了各阶次谐波，其幅值不仅依赖于声学马赫数，而且依赖于流动的马赫数。后者的结果表明，声波已被放大的流动的动量。结果还表明，所产生的次谐波的振幅成比例的（近似的阶数）的功率的声学雷诺数（从而雷诺数的流动）。如果动量放大所获得的动能大于声衰减所损失的能量，即雷诺数超过其临界值，则倍周期分岔和奇倍半周期分岔的连锁反应将继续进行，从而使流动的自由度无限增加，导致混沌。
2021-02-07 physics.flu-dyn
PCWE for FSAI -- Derivation of scalar wave equations for fluid-structure-acoustics interaction of low Mach number flows
本文通过瞬时速度场推导扰动对流波动方程，提出两种方法（基于LPCE和APE-2），用于低马赫数流固声学相互作用建模，加深对FSI和气动声学物理的理解。
2025-06-18 physics.flu-dyn
Averaging out Inhomogeneous Newtonian Cosmologies: I. Fluid Mechanics and the Navier-Stokes Equation
经典流体力学的基本概念和方程的形式所需的牛顿宇宙学的制定和推导和分析的平均Navier-Stokes-Poisson方程组。特别注意的是分析制定的定义和方程的运动流体和它们的物理内容。
2002-12-18 gr-qc physics.flu-dyn
Non-monotonic emergence of order from chaos in turbulent thermo-acoustic fluid systems
本研究针对湍流热声流体系统，利用复杂网络编码振幅跳跃并通过网络熵分析，揭示系统从混沌经间歇性到有序时涨落不确定性先增后减的非单调有序涌现现象，阐明湍流与非线性相互作用的竞争机制。
2025-02-18 physics.flu-dyn
Acoustic metafluids made from three acoustic fluids
通过用由三种声学流体组成的多个同心层包围物体，可以实现目标强度和辐射特征的显著降低。这个想法是制作一个精细分层的外壳，每层的厚度由一个独特的变换规则定义。壳体具有引导结构周围的入射声能的效果，并且相反地，降低辐射强度。分层的整体效果和精确形式取决于三种流体的密度和压缩性。如果一种流体的密度等于背景流体的密度，而另外两种流体的密度比背景值大得多或小得多，则可以获得接近最佳的结果。通过二维和三维的数值模拟，验证了三流体壳体的有效性。有限的范围内的声学元流体，可能只使用两种流体成分进行了讨论。
2010-07-30 cond-mat.mtrl-sci physics.flu-dyn
On the effective acoustic geometry for relativistic viscous fluids
本文采用Hadamard-Papapetrou场不连续方法来确定描述声扰动在等熵流体中传播的有效度规。它示出，当耗散效应存在时，在快速移动的流体中的小扰动有一个自然的描述在一个有效的声学几何形状。作为我们结果的应用，研究了粘性流体中的声学黑洞模型。
2018-07-13 gr-qc physics.flu-dyn
Figures of equilibrium of an inhomogeneous self-gravitating fluid
本文研究了具有密度分层和稳态速度场的自引力理想流体的平衡图形。在经典的设定中，假设图形或它们的层围绕空间中固定的轴均匀旋转。
2014-07-10 astro-ph.EP nlin.SI physics.flu-dyn
Towards an Acoustic Geometry in Slightly Viscous Fluids
我们探讨了正压和无旋流体的行为与一阶声扰动的影响下的小粘度。我们讨论，根据现有的文献，在收集的声学几何的存在下的粘度的困难。为了解释各种技术上的分歧，当粘性存在时，为了提取可能的声学几何形状，我们采用了双重扰动的方法，其中动力学量，如速度场和势，在粘性和外部声学刺激中都经历扰动。由此产生的扰动方程产生一个解决方案，可以解释在广义声学几何形状，超过和以上的一个已知的无粘流体。
2022-04-01 gr-qc physics.flu-dyn
Propagation of Shear Horizontal Acoustic Waves in a Quartz Plate with a Fluid Layer for Liquid Sensor Application
本文研究石英板与粘性流体层接触时SH声波的传播，基于Mindlin板理论和牛顿流体理论推导色散关系并给出长波近似解，为液体粘度或密度传感器设计提供理论依据。
2024-09-29 physics.app-ph physics.flu-dyn
Slow inviscid flows of a compressible fluid in spatially inhomogeneous systems
考虑一种理想的可压缩流体，由于存在一些静态外力，平衡密度是给定的坐标函数。利用哈密顿形式研究了不扰动密度的慢流问题。对于任意给定的涡度场拓扑，导出了系统的运动方程。建立了冻结涡线拉格朗日量的一般形式。本文研究了几种非均匀物理模型中细长涡丝运动的局域诱导近似。
2001-08-29 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Sound velocity and acoustic nonlinearity parameter for fluids. Thermodynamic premises
本文提出了几种流体的声速和B/A非线性参量的新的理论公式。考虑了气体的半理想模型和范德华模型，并与实验数据进行了比较。液态水状态方程模型由Jeffery和Austin的解析方程给出，并根据声波数据进行了修正。
2003-03-28 physics.chem-ph physics.flu-dyn
Parametric Amplification in the Dynamic Radiation Force of Acoustic Waves in Fluids
本文研究了双色声束在流体中产生的动态辐射力的参量放大。为了解释这种效应，我们开发了一个理论，考虑到流体的非线性。通过测量丙烯酸球体上的动态辐射力的实验验证了该理论。结果显示，在水中的放大率为66 dB，在酒精中的80 dB的频率的差异是从10 Hz增加到240 kHz。
2006-07-07 physics.class-ph physics.flu-dyn
Acoustic Nonreciprocity in Coriolis Mean Flow Systems
打破声学互易性的一种方式是具有移动的波传播介质。如果声波矢量和运动的流体速度是共线的，我们可以使用由流体流动引起的波矢量偏移来打破互易性。在本文中，我们研究了另一种方法，其中流体速度进入系统的微分方程作为一个叉产品项与波矢量。流体速度径向增加的圆形场具有科里奥利加速度项。在这种系统中，声波从中心壁进入并从周边壁离开。本文通过数值求解该微分方程，研究了流体速度对非互易因子的影响。
2017-05-27 physics.class-ph physics.flu-dyn
One-Way Acoustic Guiding under transverse mean flow
在运动的声学介质中，声波随着流体流动和逆着流体流动以不同的方式行进。这种公认的声学效应得到了流体速度偏差对传播的声波施加动量从而违反互易性的直觉的支持。基于这一概念，横向于波传播方向的流体流动将不会破坏互易性。在这封信中，我们对比这一共同的智慧，并从理论上表明，横向平均流和横向结构滑动不对称性之间的相互作用可以产生很强的非互易性，甚至令人惊讶的是，单向波导这是罕见的声学。
2021-12-30 physics.class-ph physics.flu-dyn
The Tibetan singing bowl: acoustics and fluid dynamics
我们提出的西藏唱歌碗的声学和流体动力学的实验研究结果。他们的声学行为是合理的，在相关的动力学站钟和酒杯。撞击或摩擦充满流体的碗会激发壁振动，并在流体表面产生伴随的波。碗的自然振动模式的声学激励允许一个受控的研究，其中的表面波的演变与强迫振幅增加的详细说明。特别注意的是合理化观察到的标准，通过表面断裂的边缘诱导法拉第波和液滴产生的发病。我们的研究表明，液滴可以悬浮在流体表面上，诱导反弹或跳过振动的流体表面。
2012-01-06 math-ph math.MP nlin.PS
Acoustic horizons for axially and spherically symmetric fluid flow
本文研究了无粘流体在管内运动时，在静止和轴对称流动情况下，声波视界的形成。我们表明，不同于通常认为的，声学地平线的形式对应于局部最小或最大的通量管截面。类似地，要求外势在视界处有最大值或最小值，这样外力在视界处就为零。选择幂律流体状态方程$P\propto ρ^{n}$，求解流体动力学方程，并证明了这两种可能性分别对$n>-1$和$n<-1$实现。这些结果也推广到球对称流的情况。
2005-10-18 gr-qc physics.class-ph physics.flu-dyn
Complex Dynamics of an Acoustically Levitated Fluid Droplet Captured by a Low-Order Immersed Boundary Method
提出一种结合声学微扰理论的混合浸入式边界方法，半解析求解声学散射并建模时间平均声学力，实现了驻波中声悬浮液滴动力学的高效模拟，并揭示了椭圆形液滴的流型新见解。
2024-03-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Universal morphologies of fluid interfaces deformed by the radiation pressure of acoustic or electromagnetic waves
我们揭示了辐射压力的流体界面的普遍形态的产生，无论是波的性质，声学或光学。实验观察揭示了界面变形赋予的阶梯状功能，显示从波的传播和界面的形状之间的相互作用的结果。数值模拟和定量解释的基础上的场的波导特性的结果是支持的。
2012-12-19 cond-mat.soft physics.class-ph physics.flu-dyn
Acoustic propulsion of nano- and microcones: dependence on the viscosity of the surrounding fluid
本文研究了超声波作用下锥形胶体颗粒的声推进力与颗粒周围流体粘度的关系。使用声流体计算机模拟，我们发现，这种纳米和微锥的推进强烈下降，甚至改变增加剪切粘度的迹象。相比之下，我们发现只有一个弱的依赖性的体积粘度的推进。所得结果与前人的理论和实验研究结果一致。
2022-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.comp-ph
