Effective waves for random three-dimensional particulate materials
Effective waves for random three-dimensional particulate materials
复制标题
随机三维颗粒材料的有效波
DOI：
10.1088/1367-2630/abdfee
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发表时间：
2021
影响因子：
3.3
通讯作者：
Gower A
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Gower A
你如何对一种微观结构随机的材料进行可靠的测量？当使用波散射时，答案通常是取整体平均值(时间或空间的平均值)。通过集合平均，我们可以计算平均散射波和有效波数。到目前为止，文献主要集中在计算充满粒子的平板的有效波数。一个明显的悬而未决的问题是，如何将这种方法扩展到任何几何形状的材料和任何来源。例如，有效波数只取决于微结构，还是还取决于材料的几何形状？在这项工作中，我们证明了有效波数只依赖于微结构，尽管在长波长限制之外，对于一个固定的入射频率存在多个有效波数。我们展示了如何计算任意形状的随机颗粒材料在较宽的频率范围内散射的平均波。作为一个例子，我们展示了如何计算从充满粒子的球体散射的平均波。
How do you take a reliable measurement of a material whose microstructure is random? When using wave scattering, the answer is often to take an ensemble average (average over time or space). By ensemble averaging we can calculate the average scattered wave and the effective wavenumber. To date, the literature has focused on calculating the effective wavenumber for a plate filled with particles. One clear unanswered question was how to extend this approach to a material of any geometry and for any source. For example, does the effective wavenumber depend on only the microstructure, or also on the material geometry? In this work, we demonstrate that the effective wavenumbers depend on only microstructure, though beyond the long wavelength limit there are multiple effective wavenumbers for one fixed incident frequency. We show how to calculate the average wave scattered from a random particulate material of any shape, and for broad frequency ranges. As an example, we show how to calculate the average wave scattered from a sphere filled with particles.
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