[发明专利]一种离散差分壁面操控悬浮颗粒的装置及其方法

摘要

本发明公开了一种离散差分壁面操控悬浮颗粒的装置及其方法，主要包括Helmholtz声源，混合流体，信号发生器，由有声源边壁面和无声源边壁面组成正多边形腔的边壁面；任意相邻的两个有声源边壁面之间间隔相同数量的无声源边壁面；在每一个有声源边壁面上设有一个Helmholtz声源，信号发生器分别接各Helmholtz声源中的扬声器，Helmholtz声源的数量小于正多边形腔的边壁面的数量，Helmholtz声源在正多边形腔的边壁面上的位置满足在正多边形腔的边壁面上任意相邻两个Helmholtz声源之间间隔的无声源边壁面的数量相等。本发明能够充分利用壁面夹角和无声源壁面，根据工作声源的数量，改变正多边形腔内有/无悬浮颗粒的区域。

主权项

一种离散差分壁面操控悬浮颗粒的装置的方法，其特征在于：包括以下步骤：1)信号发生器(2)产生频率信号，驱动Helmholtz声源(1)从通孔(1‑3)向正多边形腔(3)内辐射相同声波；2)通过所述边壁面(4)的回音效应，经离散差分壁面对声波的多次反射，使多束反射波和入射波相互交织并重新组合，在正多边形腔(3)的有限空间内构成特定的复合声场，使混合流体中的悬浮颗粒在腔内聚散分布；3)悬浮颗粒聚集在了具有圆弧形边界的悬浮颗粒聚集区(6)，产生了无颗粒区(5)，在无颗粒区(5)与无声源边壁面(3‑2)的相接区域，形成无颗粒区的近壁边界(5‑1)，所述无颗粒区的近壁边界(5‑1)为长线边界，所述无颗粒区的近壁边界(5‑1)与边壁面(4)平行；正对离散差分壁面的穿过腔体中心的对角线(7)，与悬浮颗粒聚集区边界弧线(6‑1)的切点(7‑1)限定了所述悬浮颗粒聚集区边界弧线(6‑1)在远离其内部声源的方向不超过对角线(7)；以所述悬浮颗粒聚集区边界弧线(6‑1)和相邻两条对角线(7)之间的无声源边壁面(3‑2)为边界形成无悬浮颗粒聚集区；该离散差分壁面操控悬浮颗粒的装置的方法所用的离散差分壁面操控悬浮颗粒的装置，包括正多边形腔(3)和对称设于其上的Helmholtz声源(1)，所述正多边形腔(3)内部的边壁面(4)由有声源边壁面(3‑1)和无声源边壁面(3‑2)组成，任意相邻的两个有声源边壁面(3‑1)之间间隔相同数量的无声源边壁面(3‑2)；所述边壁面(4)的中心开设有通孔(1‑3)，穿过对称的两个所述有声源边壁面(3‑1)；在所述有声源边壁面(3‑1)上设有所述Helmholtz声源(1)，所述Helmholtz声源(1)与信号发生器(2)连接。