基于正三角形谐振腔的声镊系统研究

来源 :广东工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:litianjin
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
声镊作为一种无接触式的微纳米颗粒操控技术,在物理、化学、生物医学等领域中发挥着重要的作用。目前对声镊系统的研究主要集中于矩形截面和圆形截面通道内的声流体效应以及颗粒的声学动力学行为,但对三角形等异形截面通道内的声流体形态及其在微纳尺度颗粒操控上的应用还缺乏系统的研究。本文以正三角形截面谐振腔为主要研究对象,通过建立缩减的流场数值模型和超声微流控实验装置,从仿真和实验的角度探究不同结构三角形截面通道内的声流体形态和微纳米颗粒的声学动力学行为,为更复杂异形截面通道在超声微纳操控上的应用奠定理论和实验基础。论文的主要工作如下:(1)建立了缩减的流场数值模型,阐明了正三角形谐振腔内不同尺度微纳米颗粒的声学动力学机理。基于亥姆霍兹方程,通过COMSOL5.5仿真软件求解了正三角形截面谐振腔在各特征频率下声场模态,利用Gorkov方程求解了各声场模态下的声辐射力分布及其主导的微米尺度颗粒的运动。建立了应用于求解三角形截面谐振腔内声流形态的极限速度法,模拟不同声场下的外声流形态,进而得出了纳米尺度颗粒的运动规律。(2)搭建了基于正三角形谐振腔的超声微流控装置,设计了高效的光学观测方法,实现了对通道截面上不同尺寸颗粒在不同声场下的声学动力学行为的定量表征,验证了数值理论模型。特别地,首次从实验上发现了非对称驻波场下内存在声流分离点与声压节点平面空间分离现象,验证了近期文献中相关理论模型。(3)以正三角形截面谐振腔数值模型为指导,建立了通用的等腰三角形数值模型,求解了不同角度等腰三角形谐振腔内的声场模态、外声流形态和不同尺寸微纳米颗粒的声学动力学行为,为不同角度等腰三角形谐振腔在超声微纳操控上的应用提供了指导。
其他文献
氰化法是我国黄金冶炼行业采用的主流工艺。陕西潼关地氰化渣具有历史堆存量大、环境污严重的问题,按照国家环保要求,必须进行无害化处理和综合利用。考虑到该地区渣量、堆存特点,基于危废无害化处理技术可行、经济合理的目的,本文提出采用传统造锍熔炼工艺就地短流程无害化处理及综合利用焙烧氰化渣的技术路线,研究了熔炼过程中的相关因素对金、银、铜回收率的影响,通过理论分析和实验研究确定了熔炼工艺条件,完成了焙烧氰化
学位
变桨轴承是风力发电机组专用轴承之一,因其独特的结构特点而被广泛应用于风力发电机组的变桨系统中。在风力发电机组运行时,变桨轴承承受着由叶片传来的巨大的重力载荷,空气动力载荷以及离心力载荷,受力复杂且工作环境恶劣。变桨轴承的可靠性,承载能力以及使用寿命,对整个风力发电机组的安全高效运行起着至关重要的作用;因此,深入开展变桨轴承的载荷以及疲劳寿命的研究,可以为变桨轴承的设计与优化提供一定的参考价值。本文
学位
近年来,中国的原油进口量和原油对外依存度一直居高不下,且世界能源需求量持续增长;中国作为汽车生产和销售大国,汽车的燃料消耗占我们国家的燃料消耗总量的比例一直居高不下。因此,研究与设计用于新能源混合动力电动汽车的能量管理控制策略具有重要的意义。能量管理控制策略能够通过合理地分配不同动力系统之间的驱动功率,在满足车辆动力需求的同时达到降低车辆的能源消耗量的目的。本文以某款混联式混合动力汽车为研究对象,
学位
地下工程作为一种特殊形式的建筑,目前已广泛应用于我国经济社会发展的各个领域。地下工程空调系统可以为工程内部人员提供安全、舒适的工作与生活环境,同时为工程内部各类设备的正常工作运行提供适宜的温度与湿度。但是空调系统能耗巨大,目前有研究数据表明,空调系统的耗电量可占到建筑总耗电量的30%以上,而地下工程中通风空调系统的运行能耗占工程总能耗的比例更能高达50%~60%。实现空调系统的节能改造对推动我国能
学位
专利的作用通常是指企业或个人对其产品技术的工作原理、技术特征进行公开,以公开换取产品技术保护。随着国内外市场的竞争趋势日趋激烈,绝大多数企业都需要面对专利所带来的机遇与挑战,世界各国通过多种形式来引导国内企业加强对其产品的工作原理和技术特征的保护,进而提高自身的核心竞争力,所以专利成为衡量企业创新能力和创新水平的关键要素之一。企业通过对自身的产品或技术进行前瞻性且较完善的专利布局,以保护自身利益并
学位
循化县历史悠久,地理位置特殊,是古代丝绸之路的必经之地,同时也是重要的明代“九边”重镇军事防区。循化县保存有大量古城池,多为明清时期筑造,是循化本土文化重要组成部分。本文的研究对象起台堡古城是青海省循化县境内历史悠久的明代军事堡寨遗址,处于多民族交错居住的甘青民族走廊地带,同时具有汉族、藏族、撒拉族文化的特点,对研究古城多元文化景观及传承文化多样性有重要价值。本文通过对古城的地域环境、村落的景观格
学位
随着制造业CIMS的飞速发展,市面上相继出现各类工业软件,软件系统也逐渐成为了信息化孤岛,STEP国际标准的提出解决了系统间数据共享以及信息丢失等问题。同时,基于STEP的数据交换成为目前重点关注的方向。航空涡轮叶片是航空发动机涡轮段中的重要组成部件,为保证涡轮叶片良好的气动性能,工程设计人员需要将科学的流体力学参数与叶片的几何形状相结合从而设计出合适的叶片。目前,航空发动机涡轮叶片气动结构的设计
学位
分选仪广泛应用于诸多领域的不同尺度的物体分选,例如水体中存在种类众多颗粒,对其进行检测与分离具有重要的应用前景。目前常用的颗粒分选系统都是针对特定颗粒根据荧光标记等性质进行分析分选,具有很好的分选性能,检测通量高。人工智能目前发展迅速,其图像识别技术具有较高的识别准确度与识别速度。将图像智能识别技术应用于颗粒分析分选,能够“所见即所得”,得到荧光标记所得不到的信息,包括颗粒的大小、破损信息等。想要
学位
胀断连杆裂解槽可通过激光加工得到优质的形貌,“V”形裂解槽形貌可使裂解槽底部产生应力集中,有利于连杆的胀断,且胀断后连杆大头装配效果好。激光加工相对于传统加工的加工效率高,稳定性好,无刀具磨损,目前已经成为裂解槽加工的主要方式。国内连杆裂解槽激光加工装备主要有吉林大学开发的连杆裂解槽Nd:YAG激光加工设备、大族激光开发的以一定入射角的钟摆式光纤激光切割机和本课题组和广东四会实力连杆有限公司联合研
学位
合流制管道溢流污染负荷高、特征复杂,是引起黑臭水体的重要来源之一。在合流制排水管道长时间、远距离的污水输送过程中形成的沉积物,受到降雨冲刷时会再次悬浮运移,成为合流制溢流污染物的主要来源。因此,管道沉积物的冲刷溢流是我国城市水体雨天黑臭的重要成因。然而,目前对于沉积物冲刷的溢流污染特征尚不明确,极大的限制了溢流污染的科学调控。对此,本研究建立了一套污水管道—调蓄池联动调控的中试试验装置,模拟了实际
学位