L11b 声泳:半波长驻波把颗粒推到通道中线,把油滴推向侧壁

第 11 讲 · 外场操控 | Frad = 4πΦ k a³ Eac sin(2ky);声学对比因子 Φ = (1 − κ̃)/3 + (ρ̃ − 1)/(2ρ̃ + 1),Φ > 0 去压力节点、Φ < 0 去波腹

① 俯视:流经驻波区的两类颗粒,出口三分流(中间 1/3 为中心出口)

背景色深浅 ∝ 声压幅值 |cos(ky)|:两侧壁为波腹,中线为节点。轨迹用 Bruus (2012) 的解析解 tan(ky) = tan(ky₀)·et/τ,τ = 3μ/(4Φ(ka)²Eac);未计声流(小颗粒时重要)。

② 课堂追问

  • 颗粒直径减半,聚焦时间变成几倍?为什么小颗粒难以声泳操控?
  • 血细胞和脂滴为什么能被分到不同出口?只看密度够吗?
  • 流速加倍时要保持分离效果,Eac 至少要变成几倍?
  • 通道宽度改变,驱动频率必须怎么改?