Дія сил акустичного випромінення в ідеальній рідині на в'язку краплю
Тип публікації :
Стаття
Дата випуску :
5 червня 2026 р.
Автор(и) :
Мова основного тексту :
ua
eKNUTSHIR URL :
Том :
82
Випуск :
1
ISSN :
1812-5409
Початкова сторінка :
2218
Кінцева сторінка :
2055
Цитування :
[APA 7] Жук, О., Жук, Я., & Кашталян, М. (2026). Дія сил акустичного випромінення в ідеальній рідині на в'язку краплю. Bulletin of Taras Shevchenko National University of Kyiv. Physics and Mathematics, 82(1), 2218–2055. https://doi.org/10.17721/1812-5409.2026/1.16
[ДСТУ] Жук О., Жук Я., Кашталян М. Дія сил акустичного випромінення в ідеальній рідині на в'язку краплю. Bulletin of Taras Shevchenko National University of Kyiv. Physics and Mathematics. 2026. Т. 82, № 1. С. 2218—2055. DOI: 10.17721/1812-5409.2026/1.16 (дата звернення: 25.07.2026).
Досліджено дію акустичної радіаційної сили на сферичну краплю в'язкої рідини, розташовану в ідеальній рідині в полі плоскої звукової хвилі. Акустична радіаційна сила є мірою взаємодії між падаючою акустичною хвилею та краплею в'язкої рідини, що визначається як середнє за часом інтегральне значення звукового тиску на поверхню в'язкої краплі. Розроблено процедуру розв'язання задачі, що реалізується у два етапи. На першому етапі для визначення тиску розроблено підхід, що передбачає застосування потенціалу поля швидкості, отриманого як рішення лінійної задачі дифракції первинної хвилі на перешкоді. Під час формулювання граничних умов тиск поверхневого натягу краплі не враховували, а її радіус вважали незмінним, тобто розглядали випадок малих пульсаційних коливань. Задоволення граничних умов на поверхні в'язкої краплі й умов Зоммерфельда на нескінченності разом із використанням властивості ортогональності поліномів Лежандра дало змогу отримати нескінченну систему алгебраїчних рівнянь відносно невідомих коефіцієнтів у розвиненнях потенціалів у ряди Фур'є. На другому етапі розв'язування задачі за допомогою знайдених потенціалів обчислено тиск і гідродинамічну силу, викликану акустичним полем. Наступне осереднення гідродинамічної сили за ча- сом допомогло обчислити безпосередньо акустичну радіаційну силу. Числові розрахунки проведено для випадку, коли зовнішньою рідиною є вода, а крапля, утворена із нерозчинної у воді в'язкої рідини, – гліцерин. Проведено серію розрахунків для множини значень радіусу в'язкої краплі. Встановлено, що акустична радіаційна сила не є монотонною функцією частоти первинної хвилі. У випадку твердої сферичної частинки напрям дії радіаційної сили, як відомо, збігається з напрямом поширення акустичної хвилі. У випадку в'язкої сферичної краплі напрям дії радіаційної сили може як збігатися з напрямом поширення хвилі, так і бути протилежним. Виявлено, що існують частоти падаючої хвилі, які забезпечують нульову радіаційну силу, що діє на краплю, яка в цьому випадку є нерухомою.
Якщо не вказано інше, ця робота розповсюджується на умовах ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International