本文關(guān)鍵詞：周期性切縫聲子晶體奇異的聲折射及聲超常材料對(duì)空氣中微粒的操控

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【摘要】：聲子晶體可以靈活的對(duì)聲波進(jìn)行調(diào)控。早期人們主要集中于聲子晶體帶隙的研究。隨著人們對(duì)聲子晶體的深入研究,主要的研究方向逐漸從關(guān)注聲子晶體的帶隙轉(zhuǎn)移到關(guān)注聲子晶體的性質(zhì)以及利用聲子晶體研制新型聲學(xué)器件上來(lái)。近年來(lái),隨著光超常材料的提出,聲超常材料也成為了研究熱點(diǎn)。本文運(yùn)用有限元法來(lái)研究了傳統(tǒng)聲子晶體的聲折射現(xiàn)象以及聲超常材料對(duì)微粒的捕獲。本文的具體工作分為以下三個(gè)方面:首先,系統(tǒng)研究了聲波在周期性切縫聲子晶體板的傳播現(xiàn)象。詳細(xì)分析了由回波和前波效應(yīng)導(dǎo)致的不同的聲折射現(xiàn)象;通過(guò)改變?nèi)肷浣呛徒Y(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)分別實(shí)現(xiàn)了負(fù)折射、零折射、正折射現(xiàn)象。利用這些奇異的聲折射特性,在高能帶處,實(shí)現(xiàn)了另一種奇異的聲學(xué)現(xiàn)象—聲學(xué)分束,包括兩分束、三分束現(xiàn)象。接著,利用深亞波長(zhǎng)打孔聲子晶體板實(shí)現(xiàn)對(duì)微粒的捕獲。通過(guò)有效介質(zhì)理論和帶結(jié)構(gòu)分析了它的共振模式為Fabry Pérot共振。我們利用二階Fabry Pérot共振頻率對(duì)應(yīng)的局域聲場(chǎng),分析了聲子晶體表面空間的力場(chǎng)分布,驗(yàn)證了深亞波波長(zhǎng)打孔聲學(xué)超常材料能實(shí)現(xiàn)對(duì)距表面40um左右的微粒的捕獲。最后,我們研究了具有空間歪曲結(jié)構(gòu)的聲學(xué)超常材料的Mie共振理論所形成的單級(jí)共振模式,優(yōu)化材料的幾何參數(shù)從而獲得強(qiáng)局域的聲場(chǎng)。然后通過(guò)分析空間中微粒在這些強(qiáng)局域聲場(chǎng)中受到的聲輻射力大小和方向,實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣中微粒子的匯聚。
【學(xué)位授予單位】：吉首大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O735

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本文編號(hào)：1275712