声学超材料特性研究

发布时间：2017-10-11 07:11

  本文关键词：声学超材料特性研究

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【摘要】：声学超材料是指尺寸远小于波长的单元结构组成的人工复合材料,它具有自然材料不具备的特性。声学超材料的特性打破了以往声学材料研究的限制,为声学器件的设计和应用提供了新的思路。本论文研究了声学超材料单元的设计方法,并设计了部分典型声学超材料器件。主要工作包括以下几个部分：(1)设计了一种由声学超材料构成的渐变折射率透镜。通过调整单元尺寸的结构,达到所需要的等效渐变折射率分布,并设计出二维渐变折射率声学透镜。测试结果显示了,设计的透镜的偏折角度与仿真结果吻合。该透镜由光敏树脂3D打印制成,与传统透镜相比,它具有尺寸小、设计简单、精度高,重量轻等特点。(2)设计了一种由声学零折射率材料构成的二维声学空间功率合成器,实现了声场的全向辐射,并实现了空间功率合成。该声学功率合成器的仿真和实验结果十分吻合,可以将该设计拓展到三维情况,成为完全相干的各向辐射源。(3)设计了一种由声学超材料构成的低散射编码超表面。该表面由随机分布的三比特编码单元构成,可对入射声波形成漫反射,从而在宽频范围内大大降低了反射回声,在声学隐身等方面具有良好的应用前景。
【关键词】：声学超材料 声学透镜 声学功率合成器 低散射人工声学表面
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33;TB5
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 电磁超材料的基本概念9-11
• 1.2 声学超材料的基本概念11-12
• 1.3 声学超材料与电磁超材料类比12-15
• 1.4 声学超材料的研究现状15-16
• 1.4.1 双负的声学超材料15
• 1.4.2 声学隐身15-16
• 1.5 本论文的研究内容及安排16-19
• 第二章 二维声学超材料透镜19-29
• 2.1 引言19
• 2.2 超材料透镜的工作原理19-20
• 2.3 单元结构的参数提取20-23
• 2.4 单元结构以及透镜的设计23-25
• 2.5 声学透镜仿真和实验结果分析25-27
• 2.6 小结27-29
• 第三章 二维声学功率合成器29-41
• 3.1 引言29
• 3.2 声学功率合成器的基本原理29-32
• 3.3 单元结构以及功率合成器的设计32-33
• 3.4 声学功率合成器的仿真和实验结果分析33-39
• 3.4.1 圆环内部放置单声源34-37
• 3.4.2 圆环内部放置双声源37-39
• 3.5 小结39-41
• 第四章 低散射人工声学表面41-57
• 4.1 引言41
• 4.2 低散射编码人工表面的工作原理41-45
• 4.2.1 声波的相干性41-42
• 4.2.2 声波的远场42-43
• 4.2.3 工作原理43-45
• 4.3 单元结构以及低散射人工声学表面的设计45-50
• 4.3.1 单元结构的设计45-49
• 4.3.2 低散射人工声学表面的设计49-50
• 4.4 低散射人工声学结构的仿真结果分析50-55
• 4.4.1 验证COMSOL软件中声学的远场设置50-52
• 4.4.2 低散射人工声学表面的远场仿真结果52-55
• 4.5 小结55-57
• 第五章 总结与展望57-59
• 致谢59-61
• 参考文献61-67
• 攻读硕士学位期间发表的论文67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 阮居祺;卢明辉;陈延峰;祝世宁;;基于弹性力学的超构材料[J];中国科学:技术科学;2014年12期

2 刘红星;吴九汇;沈礼;张铁山;;声子晶体结构低频降噪机理研究及应用[J];南京大学学报(自然科学版);2013年04期

3 柯满竹;邱春印;彭莎莎;刘正猷;;声学超构材料[J];物理;2012年10期

4 刘聪;徐晓东;王敬时;刘晓峻;;三明治型声子晶体中Lamb波传播特性的研究(英文)[J];南京大学学报(自然科学版);2012年05期

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本文编号：1011162