涡旋声束具有螺旋型相位波前和相位奇点,在相位奇点处的相位不确定,且声强为零。非零拓扑荷涡旋声束的产生、传输与应用是当前声学领域的热门研究课题之一。本文利用相位编码技术分别驱动环形稀疏声源阵列的奇偶声源,采用两束同频拓扑荷分别为lE和lO的同轴涡旋波波束叠加,得到了在同心圆周上均匀分布的多个离轴涡旋。该复合声场的形成,突破了传统涡旋声场中仅存在一个沿轴分布的、携带单一拓扑电荷涡旋的局限,为实现多个离轴区域的粒子捕获提供可能,有助于提高粒子的灵活度和精确度。本文基于点声源传播模型,对所提出的离轴多涡旋声场的形成进行了理论推导,获得了单涡旋和复合多涡旋声场的基本公式,并利用32声源模型进行了数值仿真模拟,分析了沿圆周均匀分布离轴多涡旋声场中的涡旋个数和拓扑荷,及其方位角分布的二维空间定位,并讨论了声源拓扑荷、传播距离、声源声压幅值比及初始相位差等因素对多涡旋声场分布的影响,有助于进一步了解多涡旋声场的特性。此外,还讨论分析了两束声源拓扑荷分别相同、相反或其中一个为0时所形成的增强涡旋声场、边位错声场和中心准平面波的离轴多涡旋声场三种特殊情况,提供了更为丰富的复合声场分布,为进一步研究涡旋声束叠加的特性奠定了基础。建立了一个16声源声涡旋系统,分别测量了拓扑荷为lE=1-3和lO=0条件下所形成的中心准平面波离轴多涡旋声场的声压和相位分布,得到了具有中心零声压和螺旋相位分布的子涡旋以及中心准平面波分布。离轴多涡旋声场的研究突破了传统声涡旋仅沿中心轴分布的单涡旋局限,及其在粒子捕获和粒子分散方面的不足。圆周均匀分布的多个涡旋,能够实现离轴多点的粒子捕获;中心区域为涡旋或准平面波的性质,可分别用于实现粒子的聚集或中心有限区域内粒子的均匀分散,解决了传统声涡旋只能实现中轴线粒子积聚的不足,具有离轴多点粒子捕获和中心区域粒子分散的双重作用,能够形成中心局部区域内的粒子积聚和均匀分布,减少粒子的团聚,在超声化学、局部药物分散、多点靶向药物传输、粒子的三维操控等领域有着广泛的应用前景,对促进声涡旋在生物医学工程中的应用起着积极的作用。