第01章
声学基础回顾
声音的本质与波动方程 · 声压级与分贝 · 声阻抗与边界条件 · 隔声量STL与传输损失TL
波动分贝阻抗
第02章
超构表面入门
局域共振与空间卷曲 · 等效介质理论 · 广义斯涅尔定律 · 设计自由度
共振卷曲斯涅尔
第03章
隔音墙设计需求分析
交通/工业噪声频谱 · 城市声场分布 · 插入损失IL · 降噪系数NRC
噪声ILNRC
第04章
Helmholtz共振器单元设计
共振频率公式 · 颈部与腔体参数 · 品质因数Q · 单频/宽带隔声权衡
HelmholtzQ值阻尼
第05章
空间卷曲结构 (Space-coiling)
迷宫式通道 · 等效折射率 · 折叠路径与相位延迟 · 宽频阻抗匹配 · 3D打印约束
卷曲相位3D打印
第06章
薄膜型超构表面设计
薄膜-质量块共振 · 张力调谐 · 低频突破质量定律 · 多层耦合
薄膜低频耦合
第07章
多单元耦合与阵列设计
互耦效应 · Fano共振 · 梯度相位阵列 · 随机化抑制旁瓣
阵列Fano旁瓣
第08章
COMSOL 声学仿真入门
压力声学模块 · PML与周期性边界 · 频域/特征频率 · 网格划分与收敛
COMSOLPML网格
第09章
Python 脚本驱动 COMSOL
LiveLink接口 · 参数化扫描 · 结果自动提取 · 批量优化循环
PythonLiveLink自动化
第10章
等效参数提取与反演方法
S参数提取 · 等效阻抗/折射率反演 · Kramers-Kronig · 非唯一性处理
反演S参数K-K
第11章
遗传算法 (GA) 优化单元结构
编码方式 · 适应度函数 · 选择/交叉/变异 · 种群与收敛
遗传算法优化STL
第12章
PSO 与贝叶斯优化
PSO速度更新 · 高斯过程代理 · 采集函数EI/PI · 高维降维
PSO贝叶斯代理模型
第13章
拓扑优化初步
SIMP方法 · 灵敏度分析 · 亥姆霍兹滤波器 · 制造约束
拓扑优化SIMP伴随法
第14章
深度学习辅助设计
CNN/ResNet前向预测 · tandem逆向网络 · 主动学习 · PINN简介
深度学习CNNPINN
第15章
3D打印制造工艺
SLA vs FDM · 支撑设计 · 后处理 · 材料对声学性能影响
3D打印SLAFDM
第16章
实验测试方法
阻抗管法 · 四传声器法 · 混响室-消声室 · 近场声全息
测试阻抗管NAH
第17章
实验与仿真对标
数据校准 · 边界敏感性 · 粘热损耗 · 公差对共振偏移
对标粘热公差
第18章
低频宽带隔音墙案例 (一)
100-500Hz · STL>30dB · 多共振并联 · 耦合抑制 · 实验验证
低频宽带案例
第19章
低频宽带隔音墙案例 (二)
500-2000Hz · STL>35dB · 梯度阻抗匹配 · 多层复合 · 现场测试
中频梯度复合
第20章
可调/主动超构表面设计
压电分流调谐 · MEMS微阀 · 磁流变弹性体 · 自适应反馈
主动可调MRE
第21章
非对称/单向隔音设计
声学二极管 · 非线性超构表面 · 时空调制 · 非互易实验
非对称二极管时空调制
第22章
通风隔音墙设计
通风率 vs 隔声 · 迷宫通道 · 声学黑洞 · 百叶窗型超构表面
通风黑洞百叶窗
第23章
超构表面与多孔材料复合
Biot模型 · 多孔-共振耦合 · 梯度孔隙率 · 全频段覆盖
多孔Biot全频段
第24章
工程落地与标准化
结构力学 · 模块化拼接 · 耐久性 · ISO 140 / GB/T 19889
标准结构耐久
第25章
项目实战：高速公路隔音墙
车流量/车速分析 · 单元选型优化 · 全尺寸仿真 · 成本估算
高速实战成本
第26章
项目实战：变电站/变压器噪声
100/200Hz谐波 · 大尺寸Helmholtz阵列 · 通风散热平衡 · 实测
变电站低频散热
第27章
项目实战：建筑通风口降噪
空调/新风噪声 · 紧凑型通风面板 · 压降测试 · 声场耦合
通风口压降紧凑
第28章
前沿进展
拓扑绝缘体 · 非厄米与奇异点 · 可编程超构表面 · 机器学习平台
前沿拓扑可编程
第29章
开源工具与代码库介绍
pyAcoustic · meep FDTD · GitHub仓库 · 顶刊代码复现
开源pyAcousticmeep
第30章
课程总结与未来展望
核心流程回顾 · 失败模式 · 实验室到产品 · 推荐阅读与进阶路径
总结进阶展望