當聲波在其自身上反射時,反射波可以疊加形成所謂的聲駐波。這種波的特征是局部高壓區(qū)域發(fā)生構造疊加,稱為壓力波腹,局部壓力最小區(qū)域發(fā)生破壞性干擾,稱為壓力節(jié)點。
當駐波場持續(xù)存在于含有食物顆?;蛩蔚慕橘|中時,如果流體與顆粒材料之間存在聲阻抗不匹配,則波將被顆粒部分地散射。波的散射將產生所謂的初級聲輻射力。這種力作用于粒子和液滴,該力作用在顆粒和液滴上,使得它們根據聲學對比系數向駐波的節(jié)點或波腹移動。聲學對比系數取決于粒子及其周圍介質的密度和壓縮性。
對比系數可以用:
其中ρ是密度,β是壓縮性,下標l和p分別表示液體介質和顆粒。當對比系數為正時,粒子向駐波壓力節(jié)點移動;當對比系數為負時,粒子向壓力反方向移動。根據經驗,密度小于周圍液體的食物成分時,有一個對比因子促使它們向壓力最大值靠近。那些密度高于周圍流體的將會被推向壓力最小值。單個液滴或顆粒在駐波內的壓力節(jié)點或波腹上的定位將導致它們快速聚集或合并成較大的實體。
聲輻射力的研究可以追溯到King的工作。他的工作重點是了解球形不可壓縮粒子在聲場中的行為。平面聲波中的可壓縮粒子如下:
其中r是粒子半徑,k =2πλ波數,λ是聲波的波長,Eac是比能量密度,x是駐波的節(jié)點的距離,φ是聲學對比因子。
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