本文描述了一系列具有不同共振单元数的迷宫式声学超材料。研究是在阻抗管数值模拟的基础上进行的。我们发现利用共振二聚体实现狭缝声传输与样品之间的耦合相互作用和分布间距有关,并且每阶超材料只有在相应的分布间距上才能实现全狭缝声传输。对于折射率较高的迷宫型声学超材料,在单极共振频率下具有声捕获能力的样品,声捕获现象更为明显。通过增大样品中心与背景介质之间的压差,可以改善稀疏间距分布下的隔声性能。本研究可为迷宫型声学超材料的隔声、声捕获和声透镜的设计提供参考。
他的工作重点是研究具有不同共振单元的迷宫式声学超材料对固有模态和散射特性的影响。在极限半径相同的情况下,构造每一阶的单元是折射率和共振单元数量之间的一种权衡。本征态计算表明,高折射率使得本征频率降低,多共振单元使本征模式多样化。
在散射特性分析中,我们发现所有阶的样品在特定频率下都能产生强烈的前向散射,并使用阻抗匹配进行分析。同时,利用这一特性可以实现狭缝声传输。对于所有阶的超材料,只有在特定的采样间隔才能实现全狭缝声传输。超材料的阶数越高,所需的采样间隔越小。此外,我们利用单极子共振产生的强后向散射能力来实现隔声和声捕获,并应用等效介质理论对其进行分析。对于声捕获,随着超材料阶数的增加,工作频率蓝移,样品内聚合能降低。在隔声方面,各阶超材料的隔声性能随阻抗管宽度的增加而下降。有趣的是,一阶超材料可以实现二次完全隔声,我们从声压场分布对的角度探讨了产生这种现象的物理机制。这项工作可用于设计迷宫型声学超材料,用于隔声、声捕获和声透镜。
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