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低频多波段抑声工程三维迷宫分形声学超材料( Engineering three-dimensional labyrinthine fractal acoustic metamaterials with low-frequency multi-band sound suppression )
X Man B Xia Z Luo J Liu Y Nie
声学超材料是一类在天然材料中不易发现的具有非凡弹性性质的人工周期性结构，可应用于调节声传播行为。分形结构在声学系统中有广泛的应用，如表征宽带或多频带声传播。本工作将设计三维迷宫分形声学超材料（LFAMs）来调节亚波长尺度上的声传播。利用Bloch理论和有限元方法对LFAMs的色散关系进行了系统的分析。多波段、声学模式和各向同性的特性表征了它们在低频区的声波特性。数值计算了LFAMs的有效体模量和质量密度，解释了其在特定频率下的低频带隙行为。利用三维LFAMs的透射率和压力场分布来测量其声抑制能力。此外，当考虑热粘滞损耗对传输特性的影响时，低频声在多波段范围内都有较高的吸收。因此，本研究为三维LFAMs在深亚波长尺度上的多波段阻塞和/或吸收提供了潜在的应用前景。
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