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Communication Dans Un Congrès Année : 2022

Etude numérique de l'écoulement induit par un vortex acoustique focalisé, application au design d'une pince acoustique haute fréquence

Sarah Vincent
  • Fonction : Auteur correspondant
  • PersonId : 1185600
  • IdRef : 268788618

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Jean-Louis Thomas
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Régis Marchiano

Résumé

Les vortex acoustiques sont des faisceaux d'ondes tridimensionnels ayant une phase hélicoïdale. Leur étude a récemment permis l'essor d'une nouvelle modalité de manipulation sans contact : les pinces acoustiques mono faisceaux, basées sur les vortex focalisés d'amplitude élevée qui génèrent des forces de rappel tridimensionnelles et sélectives par pression de radiation acoustique. Les pinces acoustiques offrent des possibilités prometteuses pour des applications biologiques, comme la manipulation directe de cellules ou l'étude de leurs propriétés mécaniques. Cela implique d'augmenter fortement la fréquence des systèmes existants. Un autre phénomène non linéaire est alors amplifié : un écoulement induit par l'atténuation visqueuse des ondes dans le volume, le streaming d'Eckart. Cet écoulement, qui peut perturber la manipulation acoustique, est important à caractériser. Du fait de la géométrie complexe des vortex focalisés, la prédiction du streaming à partir des grandeurs acoustiques est mal connue et fait l'objet de cette étude. Des simulations numériques reposant sur une décomposition des échelles temporelles sont proposées. D'abord le champ acoustique 3D est calculé, puis utilisé comme terme source dans une simulation CFD. Les résultats obtenus permettent de prédire la structure de l'écoulement et de quantifier les vitesses à partir de l'amplitude des vortex acoustiques et de leur charge topologique. Enfin, ces résultats sont utilisées pour étudier le comportement à haute fréquence d'une pince acoustique opérant dans l'eau à 50~MHz sur des billes de verre d'une dizaine de micromètres, taille proche de celle d'une cellule.
Fichier non déposé

Dates et versions

hal-03848392 , version 1 (10-11-2022)

Identifiants

  • HAL Id : hal-03848392 , version 1

Citer

Sarah Vincent, Jean-Louis Thomas, Régis Marchiano. Etude numérique de l'écoulement induit par un vortex acoustique focalisé, application au design d'une pince acoustique haute fréquence. 16ème Congrès Français d'Acoustique, CFA2022, Société Française d'Acoustique; Laboratoire de Mécanique et d'Acoustique, Apr 2022, Marseille, France. ⟨hal-03848392⟩
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