用边界元法建模集体气泡共振的频率偏移
计算物理
2023-03-24 v2 数值分析
数值分析
摘要
增加水中紧密排布的气泡数量会改变 Minnaert 共振的频率。小集合中气泡间的集体相互作用主要同相，使其辐射出球对称场，峰值频率低于单气泡的 Minnaert 共振。相反，大型周期阵列中包含间距大于半个波长的气泡，因此集体共振中气泡反相振荡，最终在高于单气泡 Minnaert 共振的频率处形成基频共振。本文通过质量-弹簧系统的模态分析与边界元法研究共振行为的转变。我们将全波求解器的计算复杂度显著降低至对矩形阵列中气泡数量的线性依赖。模拟的声场证实了共振频率的初始下移，以及当阵列包含数百个覆盖超过半个波长的气泡时集体共振的强烈影响。这些结果对理解气泡集合的低频共振特性至关重要，并在水声学、量子物理与超材料设计等多个领域有重要应用。
引用
@article{arxiv.2209.01245,
title = {Modeling frequency shifts of collective bubble resonances with the boundary element method},
author = {Rudyard Jerez Boudesseul and Elwin van 't Wout},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.01245},
year = {2023}
}