声波与椭球形粒子的非线性相互作用：辐射力与力矩效应

时谐声波与各向异性粒子的非线性相互作用产生辐射力与力矩效应。这些现象是声流体技术的核心，其中诸如细胞与微生物等的微粒被声学操控。我们提出一个理论模型，考虑非黏性流体中一束通用声束与亚波长椭球形粒子的相互作用。在散射偶极近似下获得了辐射力与力矩的简洁解析表达式。辐射力由梯度力与散射力给出；而辐射力矩有两个基本贡献，即动量臂与声自旋（自旋-力矩效应）。作为一个实际例子，我们用该理论描述两束交叉平面波与一细长椭球形粒子的相互作用。结果揭示粒子被横向俘获于压力节点，并被辐射力轴向推动。此外，动量臂使粒子沿轴向对齐。在某些特定位置，仅发生自旋-力矩。我们的发现与有限元模拟高度一致。我们模型的成功使其可用作声流体中各向异性微粒操控的研究工具。