超越颗粒的声辐射力与辐射力矩：非球形状与 Willis 耦合的效应

声泳处理涉及在入射声场中对亚波长散射体的操控。被操控颗粒的几何细节常被忽略，代之以等效对称几何如球、椭球、圆柱或圆盘。已证明由 Willis 耦合项表示的几何不对称性可强烈影响小物体的散射，因此忽略这些项可能遗漏重要的力贡献。本工作中，我们提出一种基于极化率张量的声辐射力与辐射力矩广义形式，其中纳入 Willis 耦合项以考虑几何不对称性。遵循 Gorkov 方法，几何不对称性的效应被显式表述为辐射力与力矩表达式中的附加项。通过沿一轴用内凹与外凸打破球体对称性，我们根据与极化率张量的直接系数和 Willis 耦合系数相关的部分分量刻画力与力矩的变化。我们详细考察驻波与平面行波情形，展示这些附加项如何移动平衡位置与角度。我们表明，尽管不对称性对力的贡献对小颗粒常可忽略，这些项却极大影响辐射力矩。我们所提理论提供了由极化率系数直接计算辐射力与力矩的途径，表明一般而言在声泳操控中考虑物体形状至关重要，这可能对如生物细胞操控等应用有重要意义。