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V ol 39No.6Dec.2019噪声与振动控制NOISE AND VIBRATION CONTROL 第39卷第6期2019年12月文章编号：1006-1355(2019)05-0066-05基于电磁力调谐的薄膜主动声学超材料杭锐，吴卫国，曾天成（江苏大学土木工程与力学学院，江苏镇江212013）摘要：针对低频噪声较难控制的问题，设计一种基于电磁力调谐的薄膜主动声学超材料，该结构由通电螺线管和边界固定、中心附加钕铁硼磁铁的薄膜等结构组成。
通过数值模拟和实验对其声学性能进行详细分析，结果表明：该结构具有较好的低频隔声性能。
通过输入大小不同电流使螺线管内产生不同强度的磁场，从而定量改变薄膜中心钕铁硼磁铁受力，实现隔声峰值频率的定向移动，与被动式声学超材料相比，可实现声学超材料隔声特性的非接触式主动控制；在此基础上进一步研究薄膜厚度和薄膜杨氏模量对结构隔声性能的影响。
关键词：声学；主动声学超材料；非接触；隔声性能；低频中图分类号：TB53文献标志码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-1355.2019.06.012Membrane-type Active Acoustic Meta-material based onElectromagnetic Force TuningHANG Rui ,WU Weiguo ,ZENG Tiancheng(School of Civil and Mechanics Engineering,Jiangsu University,Zhenjiang 212013,Jiangsu China )Abstract :Aiming at the difficulty of low-frequency noise control,a membrane-type active acoustic meta-material based on electromagnetic force tuning is designed.The structure of the meta-material consists of a power-supply sole-noid and a membrane with an NdFeB magnet at the center.The acoustic performance of the membrane is analyzed in de-tail by numerical simulation and experiment.The results show that the structure has a good low-frequency sound insula-tion performance.By inputting different currents,different magnetic fields are generated in the solenoid and the force magnitude of the NdFeB magnet at the center of the membrane can be adjusted to realize the directional shift of the sound insulation peak pared with the passive acoustic meta-material,this meta-material can realize the non-contact active control of the sound insulation.On this basis,the influences of the thickness and Young's modulus of the membrane on the sound insulation performance of the structure are studied.Keywords :acoustics;active acoustic meta-material;non-contact;sound insulation performance;low frequency低频噪声具有不易衰减、传播距离远、穿透能力强等特点，一直是噪声控制领域的难点之一。
第42卷第1期2021年2月电力与能源91D()I：10.11973/dlyny202101020基于辐射制冷超材料技术的变电站零能耗节能降耗研究与应用陈小龙I,赖江宇1,梁永安2(1.广东电网有限责任公司广州供电局，广东广州512000；2,思创智汇(广州)科技有限公司，广东广州510000)摘要：变电站中主变压器公用控制柜等箱体及建筑物内部存在长期温度过高的共性问题。
这种持续高温的情况会对设备寿命及安全造成极大隐患。
在应用被动式零能耗辐射制冷超材料技术(包括辐射制冷涂料、辐射制冷膜等被动制冷降温产品)的基础上，对变电站中主变公用控制柜等暴露在烈日下的密闭设备及设施在应用被动式零能耗辐射制冷超材料技术前后的降温、节能、可靠性、安全性和寿命等有益效果进行了系统研究。
关键词：辐射制冷；变电站；降温；热辐射；红外发射率作者简介：陈小龙(1983—),男，硕士，从事变电运维方面工作。
中图分类号:TM591文献标志码：A 文章编号：2095-1256(2021)01-0091-06Research and Application of Substation Zero Energy Consumption,Energy Saving and Consumption ReductionBased on Radiation Cooling Metamaterial TechnologyCHEN Xiaolong1,LAI Jiangyu1,LIANG Yong^n2(1.Guangzhou Power Supply Bureau,Guangdong Power Grid Co.,Ltd.,Guangzhou512000,Guangdong Province,China；2.Strong Zhihui(Guangzhou)Technology Co.,Ltd.,Guangzhou510000,Guangdong Province»China)Abstract:There is a common problem of long-term high temperature in the main transformer public control cabinet and building in the substation.This continuous high temperature situation will cause a great danger to the life and safety of the equipment.Based on the application of passive zero energy radiation refrigeration materials technology(including such passive cooling refrigeration products as radiation coating and radiation refrigeration film)♦a systemic research was conducted on the beneficial effects of cooling,energy saving»reliability,security and life for the substation main transformer public control cabinet,and other airtight equipment and facilities in the hot sun exposure before and after the passive zero energy radiation refrigeration materials technology was applied.Key words:radiation refrigeration»substation*cooling,thermal radiation»infrared emissivity电力设备发热是变电站运行中的一大潜在威胁，如果不及时发现和处理，一旦发热严重极有可能会导致设备连接点烧断，引发大面积停电甚至火灾等事故。
超材料吸收器设计方法的研究进展作者：胡丹王可心王娩宁来源：《科技风》2018年第25期摘要：超材料是由人工合成的新型材料，其电磁响应主要取决于构成材料性质以及微结构的物理尺寸和结构排列。
超材料吸收器通过优化设计合理的微结构可实现特定频段电磁波的完美吸收。
超材料吸收器具有厚度薄、体积小、结构简单、吸收率高等优势，可广泛应用于电磁隐身、折射率传感、热成像、电磁屏蔽等领域。
本文结合国内外研究现状的基础上简要综述几种类型的超材料吸收器的设计方法。
关键词：超材料；吸收器；频带超材料是指一种自然材料所不具备的反常电磁特性的人工合成材料，近年来其研究受到各界广泛的关注。
利用超材料可以實现对电磁波的波长、相位、偏振态、传播方向以及角动量的灵活有效调控，从而实现负折射、平板透镜以及电磁隐身等新奇的电磁特性。
超材料一个特别引人关注的应用领域是电磁波“完美吸收器”，完美吸收器是美国波士顿学院Landy等人在2008年首次提出的，这是一种基于超材料的电磁共振吸收器，通过合理设计器件的结构尺寸和材料参数，入射电磁波能够在结构表面产生反向电流，从而使电磁波局域在介质层内实现特定电磁波的完美吸收。
[1]目前，吸收器的潜在应用包括电磁隐身、热成像、折射率传感等领域。
笔者分类简要介绍了不同类型的超材料吸收器的设计方法。
一、单频带超材料吸收器单频带超材料吸收器可应用于提高器件在某个单一频率点的探测性能。
常见的单频带超材料吸收器是由亚波长金属结构/介质/金属膜所构成的三明治结构，例如，Tao等人利用金属劈裂环/介质/金属膜结构，实现了超材料吸收器在太赫兹波段的单频带吸收，在共振频率1.6THz 处对入射波的吸收率高达97%，对不同倾斜角入射的TM和TE波都能够实现良好的吸收效果。
[2]随后，众多科研人员开始对单频带超材料吸收器进行理论和实验研究，其研究频率范围也从开始的微波波段逐渐扩展到太赫兹、红外、可见光。
此外，基于全介质或全金属结构的超材料吸收器也可以实现单频带的完美吸收，例如，美国杜克大学的Liu等人利用高掺杂硅设计超材料吸收器，实验上在1.186THz频率处实现了97.5%的完美吸收。
Vol. 55 No. 1Jan. 2021第55卷第1期2021年1月西安交通大学学报JOURNAL OF XI'AN JIAOTONG UNIVERSITY非对称声学超材料的各向异性反射特性及等效参数徐宜才，吴九汇（西安交通大学机械工程学院,710049,西安）摘要：针对非对称声学超材料的异常声学特性问题，设计了材料非对称、几何非对称和共振非对称3种结构，深入研究了各向异性反射特性及等效参数的产生机理％通过仿真和实验研究了 3种非对称声学超材料的声学特性，研究表明当材料非对称和几何非对称形成非对称共振特性时，可实现各向异性的反射相位，考虑材料损耗下还可进一步实现各向异性的反射幅值％非对称共振特性还产生了各向异性的等效参数，进而提出了改进的直接法来求解非对称声学超材料的统一等效参数，求解的统一等效参数和透射幅值存在对应关系并且满足被动材料的要求，验证了该方法的正确性%该研究结果可为设计具有零反射的声学器件提供一定的参考％关键词：声学超材料；非对称共振；各向异性;反射特性；等效参数中图分类号：TB52文献标志码：ADOI ： 10. 7652/xjtux020******* 文章编号:0253-987X （2021）01-0001-09OSID 码Anisotropic Reflection Characteristics and Equivalent Parameters ofAsymmetric Acoustic MetamaterialsXU Yicai , WUJiuhui(School of Mechanical Engineering, Xi'an Jiaotong University , Xi'an 710049, China)Abstract : Three types of asymmetric acoustic metamaterials , i. e. & with material asymmetry ,geometrical asymmetry, and resonant asymmetry, are designed to achieve abnormal acousticcharacteristics & and the formation mechanisms for anisotropic reflection characteristics and equivalent parameters are systematically studied. Acoustic properties of the three types ofasymme@ric acous@ic me@ama@erials are s@udied by simula@ion and experimen@, and The experimental results show that anisotropic reflection phase can be realized when materialasymmetVy and geometVical asymmetVy foVm asymmetVic Vesonance chaVacteVistics , and anisotVopicVeflectionamplitudecanbefuVtheVVealizedbyconsideVing mateVialloss.AsymmetVicresonance characteristics also produce anisotropic equivalent parameters & and a modified direct method is proposed to obtain unified equivalent parameters for asymmetric acousticmetamaterials. The calculated unified equivalent parameters have a corresponding relationshipwith amplitude of tVansmission and meet theVequiVements of passive mateVials , whichvalidatesthe correctness of the method. The present work can provide some references for the realizationofacousticdeviceswithzeVoVeflection.Keywords : acoustic metamaterials ； asymmetric resonance ； anisotropy ； reflection characteristic ；收稿日期：2020-06-24o作者简介：徐宜才（1992-）,男，博士生；吴九汇（通信作者），男，教授，博士生导师。
集成电路应用 第 35 卷 第 2 期（总第 293 期）2018 年 2 月 71Applications 创新应用基于设计超材料作为天线覆盖层提高增益的 RFID 天线摘要：人工超材料的研究已经经历很长的时间并有许多非常实用的成果，特别是在天线领域中，常见的电磁带隙结构即 EBG 结构的人工材料可使RFID领域中的电子标签应用在金属环境中，并能提高性能。
现在设计一种低介电常数的人工超材料，DK 值小于 1，用于 RFID 领域的单个微带天线上作为天线覆盖层。
在最小的周期尺寸下提高天线增益。
关键词：超材料；RFID；增益中图分类号：TP391.44 文章编号：1674-2583(2018)02-0071-03DOI：10.19339/j.issn.1674-2583.2018.02.017中文引用格式：李广立，金磊.基于设计超材料作为天线覆盖层提高增益的RFID天线[J]. 集成电路应用, 2018, 35(2): 71-73.李广立1，金磊2（1. 华大半导体有限公司，北京 100102；2. 北京金山云科技有限公司，北京 100085）1 引言超材料[1-6]是指人工制造的自然界中并不存在的材料，超材料的应用在微波方面越来越多，也越来越成熟。
在 RFID （Radio Frequency Identification ）领域最常见的是 EBG （Electromagnetic band-gap ）电磁带隙结构的应用。
并且 EBG 结构更能做到小型化，对天线外观尺寸影响较小，例如在 RFID 的主要Abstract: The research of Artificialsupermaterial have been done for a long time, resulted in many practical applications, especially in the field of antenna. The common EGB structure of artificial material enables the RFID tag applicable in metal environment with enhanced performance. This article describes how to design a low DK (DK<1) artificial supermaterial, which can increase the antenna gain with minimum size when used as the overlay of RFID antenna.Key words: supermaterial, RFID, gainRFID Antenna Based on Design Supermaterial as Antenna Cover Layer to Increase GainLI Guangli 1, JIN Lei 2( 1. Huada Semiconductor Co., Ltd, Beijing 100102, China.2. Ksyun Co., Ltd, Beijing 100085, China. )基金项目：中国电子信息产业集团有限公司华大半导体物联网技术研究课题。
第53卷第2期2024年2月人㊀工㊀晶㊀体㊀学㊀报JOURNAL OF SYNTHETIC CRYSTALS Vol.53㊀No.2February,2024声学双曲构型超材料的负折射特性研究刘㊀松1,赵仁洁1,杜一帆1,吴㊀芳2,宋和滨3,高㊀鹏3(1.大连理工大学工业装备结构分析优化与CAE 软件全国重点实验室,大连㊀116024;2.大连船舶重工集团有限公司,大连㊀116011;3.中国船级社(CCS)大连分社,大连㊀116013)摘要:声学双曲超材料是具有双曲色散特性的人工材料,具有极强的各向异性,其负折射特性是研究实现高分辨率聚焦型超透镜的理论依据㊂针对远场噪声源识别受制于0.5倍波长声波瑞利衍射识别分辨率问题,结合声学超材料对声波的优异调控效果,引进可以实现亚波长超分辨率成像的双曲超材料,利用其负折射特性设计了一种用于工作频率为2271.5Hz 的声学双曲结构㊂分析了该构型的双曲结构色散特性及负折射特性,结果表明声波在该双曲超材料中传播的群速度方向垂直于波矢,并沿着色散曲线的法线方向㊂本文的研究为实现对声波和弹性波的任意调控,以及噪声源的聚焦定位㊁识别放大等提供了一定的设计参考㊂关键词:声学超材料;声学透镜;弹性波带隙特性;负折射;双曲色散;声聚焦中图分类号:O735;TL375.2㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1000-985X (2024)02-0246-06Negative Refraction Characteristics of Acoustic Hyperbolic Configuration MetamaterialsLIU Song 1,ZHAO Renjie 1,DU Yifan 1,WU Fang 2,SONG Hebin 3,GAO Peng 3(1.State Key Laboratory of Structural Analysis,Optimization and CAE Software for Industrial Equipment,Dalian University of Technology,Dalian 116024,China;2.Dalian Shipbuilding Industry Company,Dalian 116011,China;3.China Classification Society (CCS)Dalian Branch,Dalian 116013,China)Abstract :Acoustic hyperbolic metamaterials are artificial materials with hyperbolic dispersion characteristics and strong anisotropy.Their negative refractive properties are the theoretical basis for studying the implementation of high-resolution focused superlenses.In response to the problem that the recognition of far-field noise sources is limited by the resolution of 0.5times wavelength acoustic Rayleigh diffraction recognition,combined with the excellent control effect of acoustic metamaterials on sound waves,a hyperbolic metamaterial that can achieve sub wavelength super-resolution imaging is introduced,and its negative refractive characteristics are used to design an acoustic hyperbolic structure for working at a frequency of 2271.5Hz.The dispersion and negative refraction characteristics of the hyperbolic structure of this configuration were analyzed,and the results show that,the group velocity direction of sound waves propagating in this hyperbolic metamaterial is perpendicular to the wave vector and follows the normal direction of the dispersion curve.The research in this paper provides some design references for realizing arbitrary regulation of sound wave and elastic wave,as well as focusing,locating,identifying and amplifying noise sources.Key words :acoustic metamaterial;acoustic lens;elastic wave bandgap characteristic;negative refraction;hyperbolic dispersion;acoustic focusing㊀㊀收稿日期:2023-08-21㊀㊀基金项目:国家自然科学基金(51609037)㊀㊀作者简介:刘㊀松(1982 ),男,吉林省人,博士,高级工程师㊂E-mail:liusong@0㊀引㊀㊀言负折射率材料是某一特定频段下折射率为负数的新型超材料,当入射波与折射波位于法线的同侧时被称作负折射㊂正常聚焦透镜只聚焦传输波的能量,但是负折射材料可以在聚焦传输波的基础上继续聚焦倏㊀第2期刘㊀松等:声学双曲构型超材料的负折射特性研究247㊀逝波的能量,可以突破衍射极限,形成完美透镜㊂该类材料最早在电磁波领域被提出,前苏联物理学家Veselago[1]通过大量的理论推导设想了一种介电常数和磁导率均为负数的材料,具有负的折射率,当电磁波通过具有该特性的材料后出现负折射效应和声聚焦特性㊂Pendry[2]根据负折射的理论制备出具有等效负介电常数的周期性特性的超材料㊂Smith等[3]与Shelby等[4]设计了一种棱镜,首次从实验角度证实了负折射现象的真实存在,并由此实验证明当光线入射到负折射率介质表面时,折射光线与入射光线分布在分界面一侧㊂声学超材料具有与电磁材料通过周期性结构来调控电磁波传播的相似性[5]㊂声学超材料的特殊属性,尤其是负折射特性研究可为声场聚焦和声源定位提供支撑[6]㊂声学双曲超材料是具有双曲色散特性的人工材料,具有极强的各向异性,通过改变双曲材料结构尺寸㊁分布规律能够完成对声波强度和传播方向的控制[7]㊂对于声场聚焦问题,需要根据声源特性或设定的带宽对超材料进行详细的拓扑优化设计㊂王涵[8]从声学超材料的波衰减特性和双负特性这两个重要性质入手,提出三种新型蜂窝声学超材料均具有双负特性,但并未证实其负折射线现象㊂宋刚永[9]设计了基于变换声学理论的浸没式声学放大透镜,通过实验验证该透镜可在5650~6350Hz实现声场聚焦㊂杨帅等[10]在空气中将工字钢排列为正方形实现了负折射率,但只有在特定的频率范围,如5000Hz左右,声波在Z型线性波导中才能够较好地传播㊂整体来讲,目前双曲超材料的带隙频段较高,随着声源特性频率的降低,需设计可用于中低频段的超材料㊂本文基于拓扑优化方法,设计了一种可用于中低频段声场调控的双曲构型,从平面波入射三角棱镜声场分布研究入手,通过数值模拟方法分析了该构型的双曲结构色散特性及负折射特性㊂1㊀声学双曲构型设计在能够保持晶格对称性的前提下,构成晶体的最小的周期性结构单元称为晶体的单胞㊂本文设计双曲构型单胞示意图如图1所示,晶格常数a=26mm,交错分布的结构臂长d为22.5mm,壁厚t为1mm,尺寸构型由两个对称分形组成,两部分间隔c为2mm㊂图1㊀双曲构型单胞示意图Fig.1㊀Schematic diagram of the acoustic hyperbolic configuration metamaterial 本文设计亮点在于声子晶体内部有交错分布的结构臂,当声波通过此结构后能够延长声波的传递路径,进而延长了声波总的传播时间,最终实现对声波的相位调控㊂2㊀能带图分析结合双曲构型单胞特点,采用正方形晶格计算其能带特性,正方形晶格不可约布里渊区示意如图2所示㊂数值模拟双曲构型能带结构时,边界条件选为Floquet周期,根据Bloch定理可知,将波矢k沿着倒格矢空间内不可约布里渊区边界进行扫掠,即可得到能带结构,同时得到各能带对应的结构振动模态㊂扫掠方向为M-Γ-X-M㊂材料参数为:泊松比σ=0.41㊁弹性模量E=2450MPa㊁波速c1=716m/s,密度ρ1=1300kg/m3㊂空气参数为:密度ρ2=1.21kg/m3,速度c2=343m/s㊂计算得到的能带结构如图3所示㊂图中横坐标为波矢k的扫掠方向,即形成一个完整的扫掠回路;纵坐标为扫掠所对应的频率,频率范围为0~6000Hz㊂通过对所设计构型的能带结构模拟研究,从能带结构图中可以发现,第二能带的带顶较平,并且关于Γ248㊀研究论文人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第53卷点附近对称性较好,共振频率为2271.5Hz㊂这表明声学超材料拥有更多的分支㊁更长的传播路径,且在此频率附近将出现负折射现象㊂图2㊀正方形晶格不可约布里渊区示意图[11]Fig.2㊀Schematic diagram of irreducible Brillouin region of a square lattice[11]图3㊀设计的双曲超材料的能带结构图Fig.3㊀Energy band structure diagram of designed hyperbolic metamaterials 3㊀色散特性在二维空间内,声学双曲超材料的等频线分布情况可以用声波色散方程描述:k 2x ρx +k 2y ρy =ω2B (1)式中:k x 为x 方向的波矢分量,k y 为y 方向的波矢分量,ρx 为x 方向的等效密度分量,ρy 为y 方向的等效密度分量,ω为声波波数,B 为等效模量㊂本文设计的双曲构型在2271.5Hz 时的等频线为双曲分布,双曲色散曲线如图4(a)所示,入射波由自由空间入射到双曲媒质,其入射波的传播方向为k i ㊁折射方向为k r 及双曲媒质中的群速度方向为v g ,其中群速度与频率关系式由v g =Δk ω可知其群速度的方向垂直于波矢,即沿着色散曲线的法线方向㊂尽管折射波的相速度为正,但入射波与折射波的能流都在法线同侧,因而此时出现负折射㊂图4(b)为通过COMSOL Multiphysics 软件提取的双曲构型的二维等频色散分布图㊂图4㊀双曲构型色散曲线示意图Fig.4㊀Diagram of hyperbolic configuration dispersion curve 4㊀折射率计算双曲构型超材料折射率计算示意图如图5所示,计算区域由五大部分组成:完美匹配层(perfectly matched layer,PML)-背景压力场-双曲构型-周期性边界-完美匹配层㊂背景压力场区域提供幅值为1Pa 的㊀第2期刘㊀松等:声学双曲构型超材料的负折射特性研究249㊀平面波,模拟声波入射环境;图中四个红点表示提取双曲构型前后声压值的位置点,在声波入射方向布置两个传声器1和2,分别在距离单胞左边界30和0mm 处,在构型右侧同样布置2个传声器3和4,提取四个位置点的声压值便于后续计算㊂在COMSOL Multiphysics 压力声学频域中进行计算㊂进行网格划分时,完美匹配层划分5层网格,其余部分按照四边形网格划分,单元尺寸选为1mm㊂在折射率图中横坐标为扫频频率,范围为2000~3000Hz,纵坐标为各个频率计算得到对应的折射率㊂计算的双曲构型单胞尺寸选为26mm ˑ26mm,背景压力场尺寸选为26mm ˑ150mm,周期性边界尺寸选为26mm ˑ150mm,完美匹配层尺寸选为26mm ˑ130mm,图5中可看到计算域的划分以及各区域的名称㊂为保证超材料出现中低频带隙特性,将构型在2000~3000Hz 的频率范围内在空气场中作扫频分析,计算声场的尺寸为510mm ˑ26mm,随后提取构型左边界的入射声压及左边界的出射声压随之得到该双曲材料的透射系数与反射系数,得到透射系数和反射系数后可以得到折射率的表达式n =-i lg x +2πm ka (2)式中:k =ωC 0为声波波数,ω为圆频率,C 0为声波声速,ω=2πf ,f 为频率;m 为反余弦函数分支,仅能取整数,由于实际声传播方向不存在周期性结构,故m =0;i 为虚数㊂x =1-R 2P +T 2P +r 2T P (3)r =ʃ(R 2P -T 2P -1)-4T 2P(4)式中:T P 为透射系数,R P 为反射系数,n 为折射率,a 为晶格常数,取值为26mm㊂计算得本双曲构型折射率如图6所示,可以清晰看到本构型在2271.5Hz 时的折射率为负数㊂图5㊀COMSOL 计算折射率示意图Fig.5㊀COMSOL calculation of refractive index diagram 图6㊀双曲构型折射率计算示意图Fig.6㊀Schematic diagram for calculating refractive index of hyperbolic configuration 5㊀负折射特性数值仿真验证通过有限元分析方法对双曲构型的负折射特性进行仿真验证㊂将双曲构型排列为边长尺寸为461mm 的三角棱镜(见图7),置于自由场中,四周采用完美匹配层营造良好的吸声效果,避免回波干扰;在棱镜左侧设置介质为空气的背景压力场平面波幅值为1Pa,三角棱镜右侧部分设为空气域,如图8所示㊂为对比双曲构型负折射特性仿真的效果,在保证计算域条件相同的情况下,分别探讨了有无三角棱镜的声场传播特性㊂首先给出平面波在空气域中的传播特性,可以看到平面波在声场中均匀传播,如图9所示㊂然后在声场中添加三角棱镜,在棱镜左侧施加平面波完成激励,平面波的入射方向沿棱镜左侧向右(如图250㊀研究论文人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第53卷10)㊂观察平面波穿过声学双曲介质排布而成三角棱镜后的声场分布可以清晰看出,当声波在经过声学双曲超材料三角棱镜的声波调控后,入射波与经过声学双曲超材料调控后的折射波位于法线同侧,即出现了负折射现象㊂为了使负折射效果更加明显,该部分放大了显示倍数,且在完美匹配层的声学边界中对声压进行计算,证明了声压呈现衰减状态,声波传播无反射㊂图7㊀双曲构型棱镜示意图Fig.7㊀Schematic diagram of a hyperbolic configurationprism图8㊀COMSOL负折射验证示意图Fig.8㊀Schematic diagram of negative refractionverification图9㊀平面波无棱镜声场分布示意图Fig.9㊀Schematic diagram of plane wave sound field withoutprism图10㊀平面波入射三角棱镜声场分布示意图Fig.10㊀Schematic diagram of plane wave incidentsound field of triangular prism 从平面波有无三角棱镜耦合的声场分布图对比来看,负折射率的双曲介质对平面波的传播起到了调控作用,当声波穿过透镜后声波的传播方向得到了改变,入射声波经声学双曲超材料调控后的折射波与入射波位于法线的同侧㊂由斯涅耳定律可知,棱镜的折射率为负数,该材料存在负折射现象,经过有限元仿真验证了所设计声学双曲超材料的负折射属性㊂这说明本文所设计的声学双曲超材料单元可以对相应声波进行调控,该双曲构型后续可以用于声学透镜的聚焦㊂6㊀结㊀㊀论本文提出一种声学双曲超材料构型,分析了该构型的负折射特性,基于有限元分析软件对该构型的折射率进行了计算,折射率为负数,该构型满足负折射的条件㊂从能带结构图中可以发现第二能带的带顶较平,并且关于Γ点附近对称性较好,共振频率为2271.5Hz㊂这表明本文设计的声学双曲超材料拥有较多分支,对声波的传播路径可以有效延长,且在此频率附近出现了负折射现象,可用于声波调控及声场聚焦㊂本文的研究为实现对声波和弹性波的任意调控,以及远场噪声源的聚焦定位㊁识别放大等方面提供了一定的设计参考㊂参考文献[1]㊀TANASHYAN M M,LAGODA O V,VESELAGO O V,et al.A pathogeneteic approach to the treatment of vestibular disorders in angioneurology[J].Zhurnal Nevrologii i Psikhiatrii Im S S Korsakova,2019,119(5):32.[2]㊀PENDRY J B.Transfer matrices and conductivity in two-and three-dimensional systems.I.Formalism[J].Journal of Physics:CondensedMatter,1990,2(14):3273-3286.㊀第2期刘㊀松等:声学双曲构型超材料的负折射特性研究251㊀[3]㊀SMITH D R,PADILLA W J,VIER D C,et posite medium with simultaneously negative permeability and permittivity[J].PhysicalReview Letters,2000,84(18):4184-4187.[4]㊀SHELBY R A,SMITH D R,SCHULTZ S.Experimental verification of a negative index of refraction[J].Science,2001,292(5514):77-79.[5]㊀李丽萍.分形声学超材料声学特性研究[D].长沙:湖南大学,2018.LI L P.Study on acoustic characteristics of fractal acoustic metamaterials[D].Changsha:Hunan University,2018(in Chinese).[6]㊀LI J,FOK L,YIN X B,et al.Experimental demonstration of an acoustic magnifying hyperlens[J].Nature Materials,2009,8(12):931-934.[7]㊀SHEN C,XIE Y B,SUI N,et al.Broadband acoustic hyperbolic metamaterial[J].Physical Review Letters,2015,115(25):254301.[8]㊀王㊀涵.蜂窝型声学超材料带隙特性与双负特性的数值模拟研究[D].秦皇岛:燕山大学,2022.WANG H.Numerical simulation study on bandgap and double negative characteristics of honeycomb acoustic metamaterials[D].Qinhuangdao: Yanshan University,2022(in Chinese).[9]㊀宋刚永.声学超材料对声波的调控理论与实验研究[D].南京:东南大学,2019.SONG G Y.Theoretical and experimental study on the regulation of acoustic metamaterials on sound waves[D].Nanjing:Southeast University, 2019(in Chinese).[10]㊀杨㊀帅,李昌清,赖虹君,等.流固混合声子晶体中负折射与导波特性研究[J].哈尔滨工程大学学报,2022,43(9):1370-1375.YANG S,LI C Q,LAI H J,et al.Study on negative refraction and guided wave characteristics in liquid-solid mixed phononic crystals[J].Journal of Harbin Engineering University,2022,43(9):1370-1375(in Chinese).[11]㊀LIU J,LI L P,XIA B Z,et al.Fractal labyrinthine acoustic metamaterial in planar lattices[J].International Journal of Solids and Structures,2018,132/133:20-30.。
基于力学超材料的全点阵分布式变形机翼结构1.引言1.1 概述概述部分的内容可以从以下几个方面进行阐述：1. 问题背景：引言部分应该对文章的主题进行一个简要的介绍。
针对本文题目，《基于力学超材料的全点阵分布式变形机翼结构》，我们可以通过描述传统飞机机翼结构存在的一些问题来引入这个话题。
例如，传统机翼结构通常需要使用复杂的机械装置才能实现变形，限制了机翼的可靠性和效率。
此外，机翼结构的刚性和重量也是设计中的挑战。
因此，有必要探索新兴的创新方法来解决这些问题。
2. 概念简介：在引言的概述部分，我们还可以简要介绍一下力学超材料和全点阵分布式变形机翼结构的基本概念。
力学超材料是一种具有非常特殊材料属性的材料，能够通过特定的结构设计来实现对传播的波动的调控。
全点阵分布式变形机翼结构是一种创新的机翼设计，它采用了力学超材料技术，通过在机翼表面分布式布置特殊设计的单元来实现变形和控制。
3. 目的和意义：在概述部分，我们还可以明确阐述本文的目的和意义。
例如，通过研究和探索基于力学超材料的全点阵分布式变形机翼结构，我们可以实现更高效、轻量化的机翼设计，并改善传统机翼结构存在的一些问题。
这种机翼结构潜在的应用前景非常广泛，可以推动航空航天领域的发展，提高飞行器的性能和可靠性。
通过以上几个方面的介绍，我们可以在概述部分提供读者对本文主题的整体认识，并明确本文的研究目的和意义。
这将为读者打下理解整篇文章的基础。
1.2文章结构在文章结构部分，我们将主要介绍本文的内容安排和组织结构。
全点阵分布式变形机翼结构是本文的研究对象，我们将从以下几个方面来进行讨论和分析。
首先，我们将简要概述本文的研究背景和意义。
随着航空航天技术的快速发展，对飞行器性能和节能减排的要求越来越高，机翼结构的设计和改进成为关键的研究方向。
力学超材料作为一种新兴的材料，具有许多优异的力学性能和结构特点，因此其在机翼结构领域的应用前景广阔。
本文旨在基于力学超材料，设计和研究全点阵分布式变形机翼结构，以提高飞行器的机动性和性能。
