声学超常材料中的群速度调控及可调吸声研究

发布时间：2021-02-15 19:19

　　相比于传统的天然材料,声学超常材料具有很多特异性声学性能,在调控声波传输、吸声消声等领域都有着巨大的应用前景。本文主要研究了声学超常材料中的群速度调控和可调吸声,论文主要分为以下四个部分。第一章,简要介绍了声学超常材料的起源和国内外的相关研究进展以及本论文工作所涉及的研究背景。第二章,设计了一种类Koch曲线结构的管状声学超常材料,有效实现了对声波群速度的调控。理论分析和实验测量皆证明,该材料中可以同时实现慢波、快波甚至是负群速度现象。因为该结构中存在多种传输路径,所以声波在沿不同路径传输时会产生相互作用。慢波主要是因为结构中存在谐振效应,声能被捕获在了旁支结构和主管组成的环状结构中。快波主要是由声波干涉相消引起的,甚至可产生负群速度。此外,通过模拟发现,利用类高阶的Koch曲线结构可以在更多频段实现更为丰富的群速度调控。因此,该结构在调控声波传输的领域有着巨大的应用前景。第三章,研究了基于薄膜和空腔的完美吸声材料中的非线性效应及主动调控。通过在四周钳定的薄膜中心位置附加质量片,在其后方一定距离处设置刚性壁,并形成一段封闭空气腔,组成复合结构,该结构在某些频率可实现完美吸声。我们对薄膜... 

【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：54 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．３（ａ）声学超常材料中的负折射现象；（ｂ）声学超常材料中的声隐身现象??

ｘ?－?ａｘｉｓ?（ｃｍ）?ｚ（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｓ）??图１．３（ａ）声学超常材料中的负折射现象；（ｂ）声学超常材料中的声隐身现象??１．２管状和薄膜型声学超常材料??１．２．１?管状声学超常材料??近年来，声学超常材料被引入到了传统的谐振管中形成了管状声学超常材??３??

第一章绪论??料。２００６年，Ｎ．?Ｆａｎｇ等人通过在谐振管一侧加上周期性排布的Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ共鸣??器得到具有负模量的管状声学超常材料［３６］，该结构如图１．４（ａ）所示。由图１．４（ｂ）??中的曲线可知，当入射波频率接近Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ共鸣器的谐振频率３２?ｋＨｚ时，出??现负的等效模量。??（ａ）?（ｂ）??：：??图１．４?（ａ）基于周其月性排列的Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ共鸣器的超常材料；（ｂ）该结构中等效弹??性模量随频率／的变化情况??：?２００９年，Ｓ．?Ｈ．?Ｌｅｅ等人在波导管的一侧周期性排布侧孔，形成了如图１．５??所示的管状声学超常材料。理论和实验证明，该种材料可以实现一个４５０?Ｈｚ以??下的低频禁带，在该禁带内，材料的等效弹性模量为负［３７１。??ｓｉｄｅ?ｈｏｌｅ??Ｉ?Ｌ■關ｍ＞，ｉ?Ｉ—■丨■■ｎ．ｌ?＾??＞?＾广??图１．５基于周期性排列的侧孔的声学超常材料??２０１０年，Ｓ．?Ｈ．?Ｌｅｅ将基于周期性排布侧孔的负模量材料和基于周期性排布??振膜的负密度材料相结合，形成了同时具有负模量和负密度的双负超常材料［３８］。??该结构存在两个重要的谐振频率和％


本文编号：3035403