基于五模材料的变换声学理论与实验研究

项目名称： 基于五模材料的变换声学理论与实验研究

项目编号： No.11472044

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2015

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 胡更开

作者单位： 北京理工大学

项目金额： 100万元

中文摘要： 基于五模材料变换声学理论设计的功能结构具有宽频、无质量奇异以及固体形态等优势，是用于声波控制设计的一种较新且具有前景的理论。课题将通过理论、数值和实验相结合的途径对这一方法展开系统研究，主要包括：（1）研究变换理论的基础问题，澄清变换的唯一性以及对五模材料性质分布的内在约束，发展针对复杂构形构造各向同性密度变换关系的方法；（2）基于理想五模材料功能结构发展相应近似和优化方法，消除奇异性并获得易于实验实现的材料性质分布；（3）分析环境压力和五模材料中微小剪切模量对声波控制的定量影响；建立五模材料的动态均质化理论、微结构设计方法，以及声波控制功能结构的整体微结构设计;（4）设计搭建相应的实验平台，对水声隐身斗篷等典型结构进行实验验证。通过课题研究将解决五模材料变换声学中系列关键问题，并为水声隐身结构的设计提供新方法和概念。

中文关键词： 五模材料；变换方法；变换声学；声波控制；声波超材料

英文摘要： ransformation acoustics based on pentamode material (PMTA) is a promising theory in designning novel acoustic devices with broadband frequency range,solid configuration and finite mass. In this project, we will examine some fundamental problems critical to its application from different aspects: theory, numeric and experiment. It includes: (1) The uniqueness of the current form of transformation and the constraints on the properties of pentamode material derived from spatial transformation.(2) Strategy to construct mapping producing isotropic density for arbitrary geometry. Simplification and optimization from the perfect acoustic cloak with purpose to remove material sigularity and to be more easily realizable.(3)The influence of shear stiffness and hydrostatic pressure on the acoustic cloaking functionality. Dynamic homogenization and design method of pentamode material, as well as the synthesized design of microstructured acoustic cloaks. (4)Testing system set-up and experimental validation of some typical wave control devices(especially acoustic cloak in water) The project aims at solving some key issues related to transformation acoustic with pendamode materials, and it will provide insightful idea and new method in stealth technology for submarine structures as well.

英文关键词： Pentamode material;Transformation method;Transformation acoustics;Acoustic wave control;Acoustic metamaterial