基于五模材料的环形声学斗篷研究

发布时间：2021-01-02 06:20

　　根据声波控制方程的协变性,在材料参数分布与坐标空间变换之间存在着对应关系,通过调控材料参数分布改变波传播路径。流体中的物体实现完美声学隐身的条件是物体被具有一定厚度且材料参数按一定规律变化的各向异性材料（斗篷）所包围。这种参数连续变化的材料在自然界中是不存在的,只能通过人工超材料制备来实现。坐标空间变换的映射函数影响了材料的参数分布与斗篷的最终声隐身效果。本文对基于五模材料的二维声学斗篷声波控制理论进行理论研究,并推导出材料的参数分布规律。同时对采取不同映射方式的声学斗篷进行理论分析与数值仿真:（1）常密度映射、（2）常模量映射、（3）线性映射、（4）密度为半径幂次函数映射、（5）模量为半径幂次函数映射。接着,针对五模材料的构建问题,从五模材料的周期性开始,研究了五模材料单胞的具体构型与参数等效方法,并通过数值模拟对参数等效方法和五模材料有效性进行验证。本文研究的五模声学斗篷采取的是密度为常数的坐标变换函数。对于密度各向同性、模量各向异性的五模斗篷的连续参数分布,进行离散分层处理,并通过微结构单胞组合来逼近理想的材料参数分布。最后,对微结构五模斗篷进行了数值模拟,验证了五模斗篷微结构设... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

变换电磁学理论

显著的成果，这一成果表明了隐形的可能性。他们构建出三维的各向异性电导率的装置，在测试电压和电流时，得到与均质各向同性装置类似的测量结果。图1.2 二维、三维电磁学斗篷示意图正如上文提到的那样，尽管 Leonhardt 声明过[3]，将隐形的基本概念推广到声学领域是可行的，早期研究的主要目标仍然集中在电磁学斗篷的领域。直到 2006 年，Milton 等人[5]在更广泛

所指出的那样，理想的完美惯性斗篷由于变换函数是将目标物变换成一个点，不可避免地斗篷内边界处密度会趋于无穷大。图1.4 声传输线隐身衣模型图1.5 毯式声学斗篷示意图为了解决惯性斗篷密度奇点的问题，研究人员做了诸多尝试。一种方法是设计新型的斗篷结构，如 Li 等人[29]设计出的毯式声学斗篷，如图 1.5 所示。不同于与传统的变换方式，毯式声学斗篷将斗篷包裹的隐形区域从斗篷内部移到边界与地面接触，斗篷如图毯子一般覆盖在目标上，同时不同于将目标物变换成一个点的变换方式，毯式声学斗篷将目标物变换成贴近地面的线，从而消除惯性斗篷的参数奇异性。之后 Liu 等人[30]和 Ergin 等人[31]也分布设计出不同类型的毯式声学斗篷

【参考文献】：
期刊论文
[1]五模材料及其水声调控研究[J]. 陈毅,刘晓宁,向平,胡更开.  力学进展. 2016(00)
[2]圆柱形分层五模材料声学隐身衣的理论与数值分析[J]. 张向东,陈虹,王磊,赵志高,赵爱国.  物理学报. 2015(13)
[3]基于各向同性材料的层状椭圆柱形声隐身衣设计[J]. 高东宝,曾新吾.  物理学报. 2012(18)
[4]基于主动声学超材料的圆柱声隐身斗篷设计研究[J]. 沈惠杰,温激鸿,郁殿龙,蔡力,温熙森.  物理学报. 2012(13)



本文编号：2952825