声学栅修饰声子晶体及周期固体板特性研究
[Abstract]:Phonon crystals (Sonic Crystal,SCs) are widely concerned because of their rich dispersion relationships and the artificial design of band structures to achieve the unique propagation of sound waves. With the development of research, acoustic devices with a single function gradually no longer meet the needs of people. In order to meet the needs of acoustic integration, people began to study the combination of phonon crystals and other acoustic devices. And the new phenomena and characteristics produced by their combination. One of the main concerns in this paper is the composite system of acoustic grating and phonon crystal. At the same time, acoustic surface structure is another kind of research object, which begins with the realization of structural surface wave (designer surface waves). Anomalous transmission, anomalous reflection and anomalous refraction have been confirmed in the course of the study, and have shown some other unique properties and advantages, which have gradually become a new hot spot in acoustic research. By solving the elastic wave equation and using the finite element software for numerical simulation, this paper focuses on the design of some functional devices of the composite system of acoustic gate and phonon crystal, which is similar to the acoustical surface structure electromagnetic phenomenon. In the second chapter, we analyze the phase space of perfect phonon crystal and the phase space of symmetric composite system based on the two dimensional phonon crystal modified by acoustic grating. The phase space of an asymmetric system. The calculation results show that we can obtain different transverse wave vector increments at the crystal interface by introducing different additional acoustic gate structures. More specifically, the energy permeability of the perfect crystal band gap can be improved by introducing a proper symmetrical acoustic gate, and a novel beam splitting device is obtained by introducing the asymmetric gate structure. Then in the third chapter, the composite system is further studied and some functions are designed. Firstly, the asymmetric acoustic grating is used to break the spatial symmetry on both sides of the crystal, and its structure is reasonably designed to realize the design of asymmetric propagation of sound wave. Secondly, a conversion device for transmitting acoustic wave to surface wave is realized. Thirdly, the dispersion relation of the whole system is improved by adding the acoustic grating structure, which is around the high symmetry point. A high quality self-collimating beam with equivalent trace negative refraction was obtained. Finally, in chapter 4, the structural surface waves are obtained by using the periodic subwavelength grooves etched on the surface of rigid solid plates. A small gradient is introduced to calculate their dispersion relations: all of them are below the pipeline, indicating their non-leakage properties, and the surface wave deviates from the matrix line with the increase of the groove depth. At the same time, the cutoff frequency decreases with the increase of groove depth. As a result, we design and introduce a structure with a linear increase in groove depth. The results show that the sound wave is closer to the solid plate in the vertical direction of the surface, and the propagation distance of the sound wave is getting shorter and shorter in the direction of the surface. Finally, a kind of inductor device is designed and implemented.
【学位授予单位】:吉首大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:O735
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,本文编号:2253015
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