A model to validate effective waves in random particulate media: spherical symmetry
A model to validate effective waves in random particulate media: spherical symmetry
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验证随机颗粒介质中有效波的模型：球对称性
DOI：
10.1098/rspa.2023.0444
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发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Gower A
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Gower A
对于随机颗粒材料中有效波理论，目前还没有令人满意的数值验证。验证一直具有挑战性，因为有效波的理论方法仅限于无限平板或半空间中的随机颗粒介质，这需要非常大量的颗粒来进行精确的数值模拟。本文从第一性原理出发，给出了一种计算球对称入射波的粒子填充球有效波的方法。我们证明这种情况可以激发完全相同的有效波数，这是验证有效波的最重要特征。为了验证其正确性，我们还推导了一种不假设有效波解的积分方程方法。原则上，我们的方法对任何频率、粒子体积分数和无序对相关都有效。利用我们提供的方法，现在可以用更重的蒙特卡罗模拟来验证有效波理论的预测。
There has not been a satisfying numerical validation of the theory of effective waves in random particulate materials. Validation has been challenging because the theoretical methods for effective waves have been limited to random particulate media in infinite slabs or half-spaces, which require a very large number of particles to perform accurate numerical simulations. This paper offers a solution by providing, from first principles, a method to calculate effective waves for a sphere filled with particles for a spherically symmetric incident wave. We show that this case can excite exactly the same effective wavenumbers, which are the most important feature to validate for effective waves. To check correctness, we also deduce an integral equation method which does not assume the effective wave solution. Our methods are, in principal, valid for any frequency, particle volume fraction and disordered pair-correlation. With the methods we provide, it is now possible to validate, with a heavier Monte Carlo simulation, the predictions from effective wave theory.
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