Page 92 - 《应用声学》2022年第5期

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690 Hz 附近，声波的传输损耗最大，此时频率处于 模材料在这个灰色阴影区域频率范围内可被看作
禁带频率区间，故五模材料能阻碍频率处于禁带区 是理想流体，此外五模材料的单模传输这一特性可
间的声波传播。 能给极化滤波器的设计提供思路。

(a) Aག (b) Bག
(a) Eག (b) Fག

图 4 在图 3 中的 EF 两点的振型图
Fig. 4 The vibration mode diagram at point E
and F in the Fig. 3

(c) Cག (d) Dག
图 6 在图 3 中 ABCD 点处的振型图
Fig. 6 Vibration mode diagram at point ABCD
(a) ͜ܦ૯Ᏺ͌ᄾവی
in the Fig. 3
-10
-20 为了验证六边双锥五模材料的单模传输特性，
-30 分析材料与水的声学特性匹配程度。将单胞进行
-40
૯Ᏺ/dB -50 周期性平移及排列组成了一块二维五模材料，并运
-60
-70 用仿真软件的声学模块对水域中有无五模材料的
-80 声压分布进行分析和对比，建立的仿真模型如图 7
-90
-100 所示。
400 500 600 700 800
ᮠဋ/Hz
(b) ͜ܦ૯Ᏺజጳڏ
(a) ద̋വెநᄊඵ۫͌ᄾവی
图 5 传声损耗仿真模型及损耗曲线图
Fig. 5 Simulation model of sound transmission
loss and the diagram of loss curve
(b) ࡍᦊஊܸڏ
1.2.2 单模传输特性
能带图 3 中灰色区域为具有压缩波传播而同时 图 7 平面波射入有五模材料的水域模型
Fig. 7 A model of a water area with pentamode
剪切波被抑制的单模传输区域 [26] 。取ABCD 四点
material when a plane wave enters
的振型图如图 6所示。A、B 两点的波矢方向为垂直
方向，A 点处质点的振动方向为水平方向，垂直于 灰色矩形区域为一块均匀水域，黑色结构为二
波矢，故 A 点对应剪切波运动模式；B 点处质点的 维五模材料周期结构。频率为 250 Hz 的平面波从
振动方向为垂直方向，与波矢平行，故 B 点对应压 左侧以 30 角度入射到水域五模材料上时，得到在
◦
缩波运动模式。根据质点振动和波矢的关系，可得 没有和有五模材料情况下水域的声压图，如图 8 所
C 点对应剪切波运动模式，D 点对应压缩波运动模 示，这里水域的声速取海水中的声速为1500 m/s。
式。也就是说在灰色区域只有压缩波能够传播而剪 根据两种情况下水域的声压分布图对比可以
切波被抑制，即为压缩波单一模式传输，这意味着五 看出，水中的声压分布与没有五模材料时的声压分