基于梯度流固超晶格的宽频透声结构设计

摘要

为了弱化周期性流固超晶格结构通带内的吉布斯振荡,文中将结构梯度引入流固超晶格结构设计中,设计了固体层占空比呈对称线性分布的梯度流固超晶格结构(Gradient Fluid-solid Superlattice,GFSL)。基于传递矩阵方法,对GFSL结构的声传输特性进行了计算与研究。在此基础上,讨论了不同梯度参量对GFSL结构透声特性的影响,以实现对通带性能的调控,并通过有限元方法从频域和时域两个角度验证了GFSL结构的声传输特性。研究结果表明,GFSL结构能够有效消除吉布斯振荡,形成平坦的宽频通带。所提出的GFSL结构在水下高强度的超声波能量集中、声阻抗匹配及滤波等方面具有潜在的应用价值。