《基於聲子晶體的聲學斗篷設計及其聲波操控機理研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由蔡力擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於聲子晶體的聲學斗篷設計及其聲波操控機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：蔡力
- 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
2006年以隱身斗篷為代表的新型電磁波操控技術提出並被實驗證實後，斗篷技術能否套用於聲振控制很快在減振降噪及聲隱身領域引起了關注。在2007年從理論上證實了斗篷技術操控聲波的可行性後，聲學斗篷的實現和聲波操控機理就成為進一步研究必須要解決的問題。本項目構想利用聲子晶體設計各向異性的聲學功能材料來構造聲學斗篷。通過深入研究聲子晶體結構與其等效介質特性的內在聯繫，探索利用聲子晶體設計聲學斗篷所需聲學功能材料的方法，結合系統的斗篷設計原理研究建立基於聲子晶體的聲學斗篷設計理論，在此基礎上分析聲波與斗篷相互作用的動態特性，深入揭示基於聲子晶體的聲學斗篷聲波操控機理。這將促進聲學斗篷基本理論和基本設計方法的建立和完善，並為聲學斗篷技術在減振降噪，尤其是水下聲隱身技術方面的套用提供理論依據。
結題摘要
聲學斗篷理論及技術是聲學超材料領域的前沿基礎課題，在從理論上證實了“斗篷”技術操控聲波的可行性後，聲學斗篷的實現和聲波操控機理就成為進一步研究必須要解決的問題。本項目構想利用聲子晶體設計各向異性的聲學功能材料來構造聲學斗篷，探索利用聲子晶體設計聲學斗篷的途徑和方法，從聲學斗篷的坐標變換設計及最佳化、基於聲子晶體的各向異性聲學材料設計，以及兩者相結合的聲學斗篷結構設計三個方面進行研究，建立基於聲子晶體的聲學斗篷設計理論，促進聲學斗篷基本理論和基本設計方法的建立和完善，並為聲學斗篷技術在減振降噪，尤其是水下聲隱身技術方面的套用提供理論依據。項目主要研究成果 （1）在基於坐標變換理論的聲學斗篷本構參數設計及最佳化方面，研究了聲學斗篷密度、彈性模量空間分布與聲學彎曲控制的結構映射關係，對聲學斗篷設計中的連續參數離散化、多層介質色散及邊界截斷等影響因素進行系統分析，得到了能以較少的分層來實現較好的聲繞射控制效果的聲學斗篷設計思路，降低了設計及實現的複雜度。 （2）基於非對稱元胞的固/液混合聲子晶體結構在帶隙邊緣的強色散區內其等效材料參數發生劇烈變化，能夠實現構造聲學斗篷所需的強各向異性等效聲學參數。 （3）利用聲學空腔貼上主動壓電薄片構成的主動型聲子晶體，其等效材料參數在適當的電壓控制下可以滿足聲學斗篷的聲學參數需求，這為聲學斗篷的結構設計提供了新的思路。 （4）將各向異性聲子晶體結構引入繞射超材料中，能夠實現可物理實現繞射聲學斗篷的設計。 項目全面完成了申請書規定的各項研究內容。在該項目資助下，共發表論文7篇， 其中SCI收錄5篇。項目研究成果可為聲學斗篷的結構設計及實現提供一條新的技術途徑，具有廣闊的套用前景。
