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1、用各向同性材料实现宽带声波功能器件设计.freeleofthetunnelcloak为了说明本文方法的有效性,本文重新设计了该种隐身斗篷。首先需要构造恰当的保角变换,这里采用的是Schation这样可以直接得到映射方程:,,式中(6)从图2(b)不难发现,只要在此基础上将其沿轴作镜像复制就可以得到最终的隐身斗篷。在已知斗篷的外部形式之后,通过公式(5)和(6),不难进一步得到其中材料分布的情况隐身斗篷,如图3所示。其中图3(a)为密度缩放因子,图3(b)为体积模量因子。图3隐身斗篷内的材料分布情况Fig.3Distributionprofileofth
2、ematerialparameters(a)massdensityand(b)bulkmodulus为了进一步说明所提出的方法的有效性,本文还利用大型商用有限元软件Abaqus对设计得到的隐身斗篷进行了数值模拟。图4给出了有隐身斗篷与没有隐身斗篷的情况下的声压场分布情况,入射波为平面压力波,入射波频率。图中虚线给出了斗篷的外边界。从对比的情况不难看出,在4(b)有隐身斗篷的时候,声波传播的路径按照预期发生了弯曲,之后又恢复了其原有的路径;当4(a)没有隐身斗篷时,入射声波与内部边界发生了明显的散射,外场呈现无规律的分布。在这种情况下,可以说位于梯形隐身
3、区域内部的任何物体对于声压场是没有影响的。从另一个角度讲隐身斗篷,位于隐身区域的物体对于外界观察者来说似乎并不存在一样,达到了预期的隐身效果。这说明本文中所给出的方法是切实有效的。图4波场分布情况对比Fig.4Thepressurefields(a)ithDR.ControllingelectromagicfieldsJ.Science,2006,312:1780~1782.2LeonhardtU.OpticalconformalmappingJ.Science,2006,312:1777~1780.3SchurigD,MockJJ,JusticeBJ
4、,CummerSA,PendryJB,StarrAF,SmithDR.MetamaterialelectromagiccloakatmicroithDR.Broadbandground-planecloakJ.Science,2009,323:366~369.5ChenHY,ChanCT.AcousticcloakingandtransformationacousticsJ.JournalofPhysicsD:AppliedPhysics,2010,43,113001.6CummerSA,SchurigD.Onepathtoacousticcloaki
5、ngJ.NeaterialviaconformaltransformationJ.AppliedPhysicsLetters,2010,97,0441014.8LiJ,PendryJB.Anacousticmetafluid:realizingabroadbandacousticcloakJ.NealmappingM.NeaterialsJ.AppliedPhysicsLetters,2011,98,121904sp;7RenCY,XiangZH,CenZZ.Designofacousticdevicesaterialviaconformaltrans
6、formationJ.AppliedPhysicsLetters,2010,97,0441014.8LiJ,PendryJB.Anacousticmetafluid:realizingabroadbandacousticcloakJ.NealmappingM.NeaterialsJ.AppliedPhysicsLetters,2011,98,121904
