声学超材料阵列优化与声场控制

📚 共计 30 章节

声学超材料概述

什么是声学超材料 · 基本原理 · 应用领域

声学基础回顾

波动方程 · 声压与声强 · 声阻抗 · 传播特性

局域共振机理

共振单元结构 · 等效参数提取 · 负等效质量/模量

声学超材料单元设计

Helmholtz共振腔 · 薄膜型 · 弹簧-质量 · 卷曲空间

阵列理论基础

Bloch定理 · 色散关系 · 能带结构 · 带隙机制

阵列参数化建模

单元间距 · 排列方式 · 填充率 · 旋转角度

数值仿真方法

FEM声学应用 · 边界条件 · 网格划分技巧

COMSOL Multiphysics实操

声学模块 · 参数扫描 · 频域分析 · 后处理

MATLAB辅助计算

传递矩阵法 · 等效参数反演 · 色散曲线绘制

阵列优化目标函数

透射率 · 反射率 · 吸声系数 · 带宽最大化

单目标优化算法

遗传算法 · 粒子群优化 · 模拟退火

多目标优化

NSGA-II · Pareto前沿 · 权衡带宽与衰减

多目标Pareto

拓扑优化入门

密度法 · SIMP · 灵敏度分析

机器学习辅助优化

神经网络代理 · 贝叶斯优化 · 加速设计

声聚焦阵列设计

相位调控 · 梯度折射率 · Fresnel透镜

声隐身与声幻象

散射抑制 · 声学斗篷 · 变换声学

声学二极管与非互易性

非线性 · 时空调制 · 非互易传播

二极管非互易

吸声超材料阵列

宽频吸声 · 多共振耦合 · 阻抗匹配

隔声超材料阵列

突破质量密度定律 · 低频隔声 · 轻质板

声学超表面

广义Snell定律 · 异常反射/折射 · 波前整形

超表面波前

可调/可重构超材料

机械/电场/温度调谐 · 智能材料集成

实验测试方法

阻抗管法 · 四传声器法 · 激光测振 · 声场扫描

3D打印与制造工艺

光固化 · 熔融沉积 · 微纳加工 · 误差分析

水声超材料

水下声学 · 流固耦合 · 水声隐身

弹性波超材料

纵波横波调控 · 地震波防护 · 振动控制

弹性波振动

声学超材料与声子晶体对比

布拉格散射 vs 局域共振 · 带隙差异

对比声子晶体

工程案例1：低频通风消声器

阵列式Helmholtz共振腔设计

案例消声器

工程案例2：超声换能器匹配层

梯度阻抗超材料设计

案例换能器

工程案例3：建筑隔声窗

透明隔声超材料阵列

案例隔声窗

前沿趋势与展望

深度学习 · 4D打印 · 量子声学 · 产业落地