基于人工結(jié)構(gòu)的聲波調(diào)控及微粒聲操控研究.pdf

1、過(guò)去二十多年，聲子晶體由于其操控聲波/彈性波的能力而被廣泛關(guān)注。近年來(lái)，聲表面波人工結(jié)構(gòu)和亞波長(zhǎng)尺度的聲超常材料也逐漸地成為了研究熱點(diǎn)?；诼暼斯そY(jié)構(gòu)的各種新型聲波功能應(yīng)用與器件得到了空前的發(fā)展，這些器件在未來(lái)的集成聲學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用前景。最近，利用聲人工結(jié)構(gòu)調(diào)控下的聲波操控物質(zhì)微粒也成為了研究重點(diǎn)。本文采用多重散射理論和有限元法進(jìn)行數(shù)值模擬，設(shè)計(jì)了三種新型的聲子晶體功能器件，以及研究了聲學(xué)人工結(jié)構(gòu)對(duì)聲輻射力的調(diào)控。本文的具體工作有以

2、下幾個(gè)方面：
　　首先，在第二章中，基于一維聲子晶體的全方向帶隙，設(shè)計(jì)了一個(gè)可以任意引導(dǎo)聲波的柔軟波導(dǎo)。計(jì)算結(jié)果表明，對(duì)于任意彎曲角度該波導(dǎo)在一個(gè)較寬的頻率范圍都具有較高的傳輸效率。利用同樣的原理，在波導(dǎo)中引入更多的晶體結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)聲波的任意角度的分波控制。
　　其次，在第三章中，我們研究了二維聲子晶體點(diǎn)缺陷模式，研究發(fā)現(xiàn)缺陷模式會(huì)隨其尺寸變化，利用這個(gè)性質(zhì)設(shè)計(jì)了一個(gè)多方向的聲波頻率選擇器。數(shù)值結(jié)果顯示，將一個(gè)點(diǎn)源放置于

3、結(jié)構(gòu)的中心，不同頻率的聲波可以從不同的端口準(zhǔn)直地輻射出來(lái)，由此可以在不同的方向獲得不同頻率的高度定向聲源。
　　隨后，在第四章中，我們利用二維聲子晶體的重疊能帶設(shè)計(jì)了一種新型的梯度雙負(fù)折射棱鏡，該棱鏡是在其橫向方向連續(xù)地改變散射體的晶格間距獲得。計(jì)算結(jié)果顯示我們的平板棱鏡可以實(shí)現(xiàn)平行入射聲波的雙聚焦成像，通過(guò)調(diào)整平板厚度或?qū)挾瓤梢跃_的控制兩個(gè)焦點(diǎn)的距離。
　　最后，在第五章中我們研究了作用于緊貼周期性重柵的軟固體板表面的粒