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第 38 卷 第 1 期 王兴国等： 径向声子晶体隔声特性 127

100 200
TL/dB 50 0 TL/dB 150
100
50
0
-50 0 10 20 30 40 50 60 70
0 10 20 30 40 50 60 70
ᮠဋ/kHz ᮠဋ/kHz
(a) ቇඡ (a) ቇඡ
100 100
TL/dB 50 0 TL/dB 50 0

-50 -50
0 10 20 30 40 50 60 70 0 10 20 30 40 50 60 70
ᮠဋ/kHz ᮠဋ/kHz
(b) ႁᧁ (b) ႁᧁ
100 100
TL/dB 50 0 TL/dB 50 0

-50 -50
0 10 20 30 40 50 60 70 0 10 20 30 40 50 60 70
ᮠဋ/kHz ᮠဋ/kHz
(c) ၳ෴ (c) ၳ෴
图 9 径向声子晶体柱壳外部声场流体参数对隔声
图 8 径向声子晶体柱壳内腔流体参数对隔声量的
量的影响
影响
Fig. 9 The influence of external acoustic field fluid
Fig. 8 The influence of internal fluid parameters
parameters of cylindrical shell of radial phononic
of cylindrical shell of radial phononic crystal on
crystals on the sound insulation
the sound insulation
由图 9 可以看出，在整个频率区间内曲线的疏 列顺序 (即自由表面层的波速) 有关，同时还受内外
密程度几乎是不变的，同时声波带隙的位置也是 声场介质的特性阻抗影响。
一致的。然而在图 9(a) 中，隔声量曲线在带隙范围
内 (30 kHz 附近处) 存在明显的共振峰，而其他曲 表 4 表面局域态现象 (+ 代表存在，− 代表不存在)
线并没有出现这一现象，通过进一步分析可知此共 Table 4 The surface localized modes(+ rep-
resents existence, − represents nonexistence)
振峰位置正对应于表面波模态频率，即出现表面局
域态现象。而弹性波带隙内表面局域态现象出现与 组元排列顺序
否，与声子晶体材料的排列顺序有关 [22−23] 。此处， 内/外流体 轻/轻流体 轻/重流体 重/轻流体 重/重流体
我们进一步讨论探索声波带隙内表面局域态现象 钢/硬橡胶 + − + −
(硬/软材料)
的出现与径向声子晶体材料 (软/硬) 和内外流体介
硬橡胶/钢
质 (轻/重流体) 的排列顺序的关系。通过多组数值 + + − −
(软/硬材料)
计算，得出了表面局域态现象的出现规律，如表 4
所示。
4 结论
首先，当内外流体介质采用轻流体排列时，隔
声量频响曲线带隙范围定会出现表面局域态现象， 本文构建了径向声子晶体柱壳的模型。采用力
相反，采用重流体排列时，则不会出现；当内外流体 学状态向量传递矩阵法将内外声场与结构场的力
介质与径向声子晶体组元采用轻/重流体 -软/硬材 学量相结合，系统地研究了在中心线声源激励下声
料或重/轻流体-硬/软材料组合排列时，会出现表面 波在径向声子晶体柱壳中的传播特性，并与单一材
局域态现象，相反则不会出现。结果表明，隔声量频 质柱壳中的传播规律进行对比分析；然后借助有限
响曲线是否会在表面波模态对应频率处出现表面 元方法对数值计算结果进行了验证；最后重点讨论
局域态现象，不仅与径向声子晶体柱壳组元材料排 内外声场流体介质对隔声量的影响规律。研究表明：