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

در این مقاله مدلی ساده، انجام پذیر و پرکاربرد برای شناگر آکوستیکی خود تحریک کروی شکل که قسمتی از سطح آن می تواند 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 می شود به صورت تحلیلی به دست آمده و غیرصفربودن آن نیز تایید شده است. با درنظرگرفتن اثرات هیدرودینامیکی در شرایط کاری رینولدز پایین، تاثیر 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. چالش هایی 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 می تواند به پدیده شایع حرکت براونی غلبه کند. به دلیل ساده بودن مدل پیشنهادی که منجر به محاسبه تحلیلی ویژگی های شناگر (نظیر نیرو، سرعت و غیره) شده است، این پژوهش می تواند برای توسعه جابه جایی های دقیق بدون تماس اجسام، سیستم های توزیع و حمل دارو، تکنولوژی به دام انداختن حامل های اکتیو و دستگاه های قابل کنترل خود تحریک که در بسیاری از زمینه های مهندسی و پزشکی، حائز اهمیت هستند مورد توجه قرار گیرد.

Self-Activated Acoustical Swimmer and Functionality Comparison with Equivalent Hydrodynamic Swimmers: Spherical Model at Low Reynolds Number Condition

In this paper, a simple, practical and versatile model has been developed for a selfactivated acoustic driven spherical swimmer that its surface may oscillate partially at dipole state (first mode of vibration). Regard to the nonlinear acoustic effects, the net acoustic radiation force exerted on the device is analytically derived and the nonzero states are approved. Considering hydrodynamics effects assuming low Reynolds number operating condition, the effects of active section angle and frequency of operation on the force, velocity and requirement power of swimmer are discussed. It is shown that comparing with many types of artificial and natural living matter swimmers, the swimming velocity of the developed model is satisfactory. The challenge of the random walk due to host medium fluctuations is discussed, and it is shown that the developed model can overcome the ubiquity of the Brownian motion, as well. Due to the simplicity of the developed model which leads to computing the swimmer features (such as force, velocity, etc.) analytically, this study can be considered for development of contactfree precise handling, drug distribution and delivery systems, entrapment technology of active carriers and the selfpropulsive controllable devices which are essential in many engineering and medicine applications.