根據(jù)聲波控制方程的協(xié)變性,在材料參數(shù)分布與坐標(biāo)空間變換之間存在著對(duì)應(yīng)關(guān)系,通過(guò)調(diào)控材料參數(shù)分布改變波傳播路徑。流體中的物體實(shí)現(xiàn)完美聲學(xué)隱身的條件是物體被具有一定厚度且材料參數(shù)按一定規(guī)律變化的各向異性材料（斗篷）所包圍。這種參數(shù)連續(xù)變化的材料在自然界中是不存在的,只能通過(guò)人工超材料制備來(lái)實(shí)現(xiàn)。坐標(biāo)空間變換的映射函數(shù)影響了材料的參數(shù)分布與斗篷的最終聲隱身效果。本文對(duì)基于五模材料的二維聲學(xué)斗篷聲波控制理論進(jìn)行理論研究,并推導(dǎo)出材料的參數(shù)分布規(guī)律。同時(shí)對(duì)采取不同映射方式的聲學(xué)斗篷進(jìn)行理論分析與數(shù)值仿真:（1）常密度映射、（2）常模量映射、（3）線性映射、（4）密度為半徑冪次函數(shù)映射、（5）模量為半徑冪次函數(shù)映射。接著,針對(duì)五模材料的構(gòu)建問(wèn)題,從五模材料的周期性開(kāi)始,研究了五模材料單胞的具體構(gòu)型與參數(shù)等效方法,并通過(guò)數(shù)值模擬對(duì)參數(shù)等效方法和五模材料有效性進(jìn)行驗(yàn)證。本文研究的五模聲學(xué)斗篷采取的是密度為常數(shù)的坐標(biāo)變換函數(shù)。對(duì)于密度各向同性、模量各向異性的五模斗篷的連續(xù)參數(shù)分布,進(jìn)行離散分層處理,并通過(guò)微結(jié)構(gòu)單胞組合來(lái)逼近理想的材料參數(shù)分布。最后,對(duì)微結(jié)構(gòu)五模斗篷進(jìn)行了數(shù)值模擬,驗(yàn)證了五模斗篷微結(jié)構(gòu)設(shè)... 

【文章來(lái)源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：82 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

變換電磁學(xué)理論

顯著的成果，這一成果表明了隱形的可能性。他們構(gòu)建出三維的各向異性電導(dǎo)率的裝置，在測(cè)試電壓和電流時(shí)，得到與均質(zhì)各向同性裝置類似的測(cè)量結(jié)果。圖1.2 二維、三維電磁學(xué)斗篷示意圖正如上文提到的那樣，盡管 Leonhardt 聲明過(guò)[3]，將隱形的基本概念推廣到聲學(xué)領(lǐng)域是可行的，早期研究的主要目標(biāo)仍然集中在電磁學(xué)斗篷的領(lǐng)域。直到 2006 年，Milton 等人[5]在更廣泛

所指出的那樣，理想的完美慣性斗篷由于變換函數(shù)是將目標(biāo)物變換成一個(gè)點(diǎn)，不可避免地斗篷內(nèi)邊界處密度會(huì)趨于無(wú)窮大。圖1.4 聲傳輸線隱身衣模型圖1.5 毯式聲學(xué)斗篷示意圖為了解決慣性斗篷密度奇點(diǎn)的問(wèn)題，研究人員做了諸多嘗試。一種方法是設(shè)計(jì)新型的斗篷結(jié)構(gòu)，如 Li 等人[29]設(shè)計(jì)出的毯式聲學(xué)斗篷，如圖 1.5 所示。不同于與傳統(tǒng)的變換方式，毯式聲學(xué)斗篷將斗篷包裹的隱形區(qū)域從斗篷內(nèi)部移到邊界與地面接觸，斗篷如圖毯子一般覆蓋在目標(biāo)上，同時(shí)不同于將目標(biāo)物變換成一個(gè)點(diǎn)的變換方式，毯式聲學(xué)斗篷將目標(biāo)物變換成貼近地面的線，從而消除慣性斗篷的參數(shù)奇異性。之后 Liu 等人[30]和 Ergin 等人[31]也分布設(shè)計(jì)出不同類型的毯式聲學(xué)斗篷

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]五模材料及其水聲調(diào)控研究[J]. 陳毅,劉曉寧,向平,胡更開(kāi).  力學(xué)進(jìn)展. 2016(00)
[2]圓柱形分層五模材料聲學(xué)隱身衣的理論與數(shù)值分析[J]. 張向東,陳虹,王磊,趙志高,趙愛(ài)國(guó).  物理學(xué)報(bào). 2015(13)
[3]基于各向同性材料的層狀橢圓柱形聲隱身衣設(shè)計(jì)[J]. 高東寶,曾新吾.  物理學(xué)報(bào). 2012(18)
[4]基于主動(dòng)聲學(xué)超材料的圓柱聲隱身斗篷設(shè)計(jì)研究[J]. 沈惠杰,溫激鴻,郁殿龍,蔡力,溫熙森.  物理學(xué)報(bào). 2012(13)



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