| 基于组合超表面的跨水空声波调控研究 |
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| 引用本文： | 张少聪,朱家辉,李辰洋,瓮佳轩,王艳锋,汪越胜.基于组合超表面的跨水空声波调控研究[J].力学学报,2024(2):409-421. |
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| 作者姓名： | 张少聪 朱家辉 李辰洋 瓮佳轩 王艳锋 汪越胜 |
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| 作者单位： | 1. 天津大学力学系;2. 北京交通大学力学系 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金资助项目(12072223,12122207,12021002和11991032)； |
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| 摘 要： | 现有声学超表面的研究多是针对空气或水等单一介质,有关跨介质声波调控的研究相对较少.文章主要基于组合超表面研究跨水空界面声波的调控特性.首先,利用遗传算法设计了可以调控波前的高透射空气声超表面.接着,通过复合离散型跨水空高透射超表面设计组合超表面实现了对跨水空界面声波的波前调控,并讨论了组合超表面间距对波控性能的影响.最后加工制作组合超表面试样,并对跨水空声波聚焦功能进行了实验验证.结果表明通过复合两种独立设计的超表面可以实现跨水空界面声波的异常折射和聚焦功能.组合超表面的间距会影响其对声波的调控效果.当间距较小时,组合超表面虽然可以实现对跨水空界面声波的调控,但是调控效果较差;随着间距的增加,组合超表面对跨水空声波的调控效果会迅速增强并趋于稳定.在实验中观察到了跨水空界面的声聚焦现象以及组合超表面间距对跨水空界面声波聚焦效果的影响,实验结果与仿真结果基本一致.研究工作为跨水空声学器件的设计提供了一定的数值和实验基础.
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| 关 键 词： | 组合声学超表面 水空气界面 间距 异常折射 声聚焦 |
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