Page 111 - 《应用声学》2021年第6期

第 40 卷 第 6 期 郝潇潇等： 五模声学超表面理论分析与定向反射声学仿真 907

图 3 ∼ 图 5 分别为入射波频率为 2000 Hz、 表 2 离散物性参数表 (θ r = 30 )
◦
4000 Hz 和 6000 Hz 时，分别调控 3 种反射角的散 Table 2 The discrete physical parameters
射声场。可以看出当声波入射至超表面时，离散单 of pentamode metasurface with 30 reflec-
◦
胞提供局域化切向动量，使得相位在空间上产生不 tion
同的延迟，从而形成所需的波阵面，得到理论反射 单胞 声速/ 密度/ 单胞 声速/ 密度/
声场。 编号 (m·s −1 ) (kg·m −3 ) 编号 (m·s −1 ) (kg·m −3 )
1 3000 500 11 500 3000
ᡔ᛫᭧ေ᝷ࠛएѬ࣋
ᡔ᛫᭧኎஍ࠛएѬ࣋ 2 2000 750 12 462 3250
ρ n
3 1500 1000 13 429 3500
ρ i
ρ
4 1200 1250 14 401 3750
ρ 2 5 1001 1500 15 375 4000
ρ 1
6 857 1750 16 353 4250
  … … … … i … … n
7 750 2000 17 333 4500
x
8 666 2250 18 317 4750
图 2 反射五模超表面离散示意图
9 600 2500 19 300 5000
Fig. 2 The physical parameters of reflective pen-
10 546 2750 20 285 5250
tamode metasurface unit cells
表 1 离散物性参数表 (θ r = 15 ) 表 3 离散物性参数表 (θ r = 45 )
◦
◦
Table 1 The discrete physical parameters Table 3 The discrete physical parameters
◦
◦
of pentamode metasurface with 15 reflec- of pentamode metasurface with 45 reflec-
tion tion
单胞 声速/ 密度/ 单胞 声速/ 密度/ 单胞 声速/ 密度/ 单胞 声速/ 密度/
编号 (m·s −1 ) (kg·m −3 ) 编号 (m·s −1 ) (kg·m −3 ) 编号 (m·s −1 ) (kg·m −3 ) 编号 (m·s −1 ) (kg·m −3 )
1 2996 501 11 836 1795 1 2990 502 11 372 4037
2 2381 630 12 780 1924 2 1754 855 12 342 4391
3 1976 760 13 731 2054 3 1241 1209 13 317 4744
4 1688 889 14 687 2183 4 960 1562 14 294 5098
5 1473 1018 15 648 2312 5 783 1916 15 275 5452
6 1307 1148 16 615 2442 6 662 2270 16 258 5805
7 1175 1277 17 584 2571 7 572 2623 17 243 6159
8 1067 1407 18 555 2701 8 504 2977 18 231 6512
9 977 1536 19 530 2830 9 450 3330 19 219 6866
10 900 1665 20 507 2960 10 407 3684 20 209 7219

Pa Pa Pa
1.0 1.0 1.0
0.5 0.5 0.5
0 0 0
-0.5 -0.5 -0.5
-1.0 -1.0 -1.0

(a) θ r =15O (b) θ r =30O (c) θ r =45O

图 3 定向反射声场 (f=2000 Hz)
Fig. 3 The acoustic fields of directional reflection at 2000 Hz