شناگر آکوستیکی خودتحریک و مقایسه عملکرد با شناگرهای معادل هیدرودینامیکی: مدل کروی در شرایط رینولدز پایین

Abstract

در این مقاله مدلی ساده، انجام‌پذیر و پرکاربرد برای شناگر آکوستیکی خود تحریک کروی شکل که قسمتی از سطح آن می‌تواند در حالت دوقطبی (مد اول ارتعاشی) نوسان کند، توسعه داده شده است. با توجه به اثرات آکوستیک غیرخطی، برآیند نیروی ارتعاشی آکوستیکی که روی جسم اعمال می‌شود به صورت تحلیلی به دست آمده و غیرصفربودن آن نیز تأیید شده است. با درنظرگرفتن اثرات هیدرودینامیکی در شرایط کاری رینولدز پایین، تأثیر زاویه قسمت فعال و فرکانس کاری روی نیرو، سرعت و توان مورد نیاز شناگر مورد بحث قرار گرفته است. نشان داده شده است که سرعت حرکت شناگر توسعه یافته در مقایسه با انواع شناگرهای مصنوعی یا طبیعی راضی کننده است. چالش‌هایی نظیر پدیده حرکت تصادفی به دلیل وجود نویزهای اتفاقی در محیط میزبان مورد بحث قرار گرفته شده است و نشان داده شده که مدل پیشنهادی می‌تواند به پدیده شایع حرکت براونی غلبه کند. به دلیل ساده‌بودن مدل پیشنهادی که منجر به محاسبه تحلیلی ویژگی‌های شناگر (نظیر نیرو، سرعت و غیره) شده است، این پژوهش می‌تواند برای توسعه جابه‌جایی‌های دقیق بدون تماس اجسام، سیستم‌های توزیع و حمل دارو، تکنولوژی به‌دام‌انداختن حامل‌های اکتیو و دستگاه‌های قابل کنترل خود تحریک که در بسیاری از زمینه‌های مهندسی و پزشکی، حائز اهمیت هستند مورد توجه قرار گیرد.