少层超表面声波调控机理及其在紧致型声隐身技术中的应用研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:11672114
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:52.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:A0803.波动、振动与噪声
- 结题年份:2020
- 批准年份:2016
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2017-01-01 至2020-12-31
- 项目参与者:赵耀; 胡昌成; 吴加同; 唐伟鹏; 阚涛; 向琳玲;
- 关键词:
项目摘要
Due to the features of small energy loss, broadband efficiency and small size, the acoustic metasurfaces may open a new avenue for the miniaturization and easy realization of many acoustic wave manipulation devices. However, current researches about the acoustic metasurfaces are limited to the single-layer planar profile and restricted to the manipulation of acoustic reflection wavefront. This project focuses on the new construction schemes and parameters characterization methods of few-layer metasurfaces based on the resonant unit cells and nonresonant unit cells , and on the ultrathin cloak design method based on these few-layer metasurfaces. In this project, the relationship between the equivalent characteristics of the nonresonant coiling-up unit cells with the constituent material and bending distance and impedance gradient will be investigated, and a novel type of acoustic metasurface unit cells, which have the characteristics of isotropy, high refractive index, low loss and impedance matching, will be proposed; the parametric studies of symmetry-broken metamaterial will be performed and the double negative metamaterials based on only one type of single Helmholtz resonant unit cells will be proposed and used to construct the metasurfaces; the interferometric mechanism and coupling mechanism between the layers of the few-layered metasurfaces will be studied and the functionality of the layered metasurfaces will be optimized in order to provide more degrees of freedom to manipulate the propagation and phase amplitude of acoustic wave; an integrated design approach of ultrathin metasurface-based cloaking devices that can combine technical advantages of current major cloaking strategies (include the optimization method and scattering cancellation method and coordinate transformation method) in a unified manner was studied. This project will provide the technical supports for enhancing metasurfaces functionalities and extending its applications, and offer theoretical guidance for ultrathin cloaking devices to achieve.
新型声波超表面因具有损耗小、频带宽、尺寸小的特点而被视为解决声波控制器件“小型化、实用化”问题的利器,但当前超表面研究多为单层平面构型且多局限于对反射波的调控。本项目重点研究基于非共振单元与共振单元的少层超表面构建与表征方法,以及基于超表面的紧致隐身覆盖层设计问题。项目研究盘绕型非共振单元中材料组成、弯折距离、阻抗渐变等对于等效特性的影响,提出适用于超表面的各向同性、高折射率、低损耗、阻抗匹配的单元新构型;研究对称性对共振单元间动力耦合效应的影响,提出基于单一Helmholtz共振单元的双负材料设计方法并用于构造超表面;研究层状超表面内声波的干涉与耦合效应,优化少层超表面构造,实现对声波相位与幅值的灵活调控;研究反向设计方法与散射相消方法、坐标变换方法综合运用问题,提出基于少层超表面的超薄隐身杂交设计思路。本项目的完成将为提升超表面效能、扩展其应用提供技术支撑,为超薄隐身结构实现提供指导。
结项摘要
新型声波超表面因具有损耗小、频带宽、尺寸小的特点而被视为解决声波控制器件“小型化、实用化”问题的利器,但当前超表面研究多为单层平面构型且多局限于对反射波的调控。本项目重点研究基于非共振单元与共振单元的少层超表面构建与表征方法,以及基于超表面的多功能设计问题。研究主要工作包括,通过调节迷宫结构的几何构型来调节微结构等效声学属性,获得了一系列具有与背景介质匹配的等效阻抗且具有高达7的可调折射率的迷宫结构单元;在空气通道宽度连续变化的锥形迷宫单元中实现了3.76kHz至4.83kHz频带内的近似全透射;提出了一种非对称三层单元。单元中芯层用于调整单元相位相应,芯层两侧利用四分之一波长阻抗变化层实现单元的法向声阻抗与声波匹配,这种少层非对称单元具有双各向异性响应。本项目的完成将为提升超表面效能、扩展其应用提供技术支撑,为超薄隐身结构实现提供指导。
项目成果
期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Anisotropic index-near-zero metamaterials for enhanced directional acoustic emission
用于增强定向声发射的各向异性折射率近零超材料
- DOI:10.1088/1361-6463/ab7df3
- 发表时间:2020-04
- 期刊:Journal of Physics D: Applied Physics
- 影响因子:--
- 作者:Tong Shuaishuai;Ren Chunyu;Tao Jun;Tang Weipeng
- 通讯作者:Tang Weipeng
Sandwich-like space-coiling metasurfaces for weak-dispersion high-efficiency transmission
用于弱色散高效传输的三明治状空间卷绕超表面
- DOI:10.1063/1.5120494
- 发表时间:2019-09
- 期刊:Applied Physics Letters
- 影响因子:4
- 作者:Tang Weipeng;Ren Chunyu;Tong Shuaishuai;Huang Xichun
- 通讯作者:Huang Xichun
Beam aperture modifier design with acoustic metasurfaces
具有声学超表面的光束孔径调节器设计
- DOI:10.1088/1361-6463/aa89dc
- 发表时间:2017-09
- 期刊:Journal of Physics D: Applied Physics
- 影响因子:--
- 作者:Tang Weipeng;Ren Chunyu
- 通讯作者:Ren Chunyu
Broadband extraordinary acoustic transmission via hornlike metamaterials
通过喇叭状超材料实现宽带非凡声学传输
- DOI:10.7567/apex.11.107302
- 发表时间:2018-09
- 期刊:Applied Physics Express
- 影响因子:2.3
- 作者:Tong Shuaishuai;Ren Chunyu;Tang Weipeng
- 通讯作者:Tang Weipeng
High-transmission negative refraction in the gradient space-coiling metamaterials
梯度空间卷绕超材料中的高透射负折射
- DOI:10.1063/1.5100550
- 发表时间:2019-05
- 期刊:Applied Physics Letters
- 影响因子:4
- 作者:Tong Shuaishuai;Ren Chunyu;Tang Weipeng
- 通讯作者:Tang Weipeng
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其他文献
煤田露头火区标志性气体确定的试验研究及应用
- DOI:10.13199/j.cnki.cst.2016.03.011
- 发表时间:2016
- 期刊:煤炭科学技术
- 影响因子:--
- 作者:王文才;张培;任春雨;尚东;郭振坤;陈政
- 通讯作者:陈政
Compact acoustic antenna design using labyrinthine metamaterials
使用迷宫式超材料的紧凑型声学天线设计
- DOI:10.1007/s00339-015-9057-8
- 发表时间:2015-03
- 期刊:Applied Physics A-Materials Science & Processing
- 影响因子:--
- 作者:任春雨
- 通讯作者:任春雨
其他文献
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