多種類型波在超材料中傳播效應的數(shù)值模擬.pdf

1、隨著科學技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，各種機械設備與電子電器產(chǎn)品的創(chuàng)造和使用，給人們的生活帶來了便利和進步，但同時伴隨著噪聲與電磁輻射的產(chǎn)生。噪聲、電磁污染不僅降低人們的生活質(zhì)量，甚至危害人體健康，嚴重制約國民經(jīng)濟建設以及國防工業(yè)的發(fā)展。因此，抑制結(jié)構(gòu)中的振動和噪聲、發(fā)展電磁波屏蔽技術(shù)具有重大的意義。最近科學家提出了“超材料”的新概念，超材料是一種由人工微結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的復合結(jié)構(gòu)或者復合材料，憑借其呈現(xiàn)出天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)恰好可以

2、滿足以上要求。為了進一步了解超材料對于噪聲、振動和電磁輻射的影響，故研究聲波、振動波和電磁波在超材料結(jié)構(gòu)中的傳播效應。
　　本研究首先基于超材料概念的定義設計出一種聲學超材料封閉箱體結(jié)構(gòu)，將聲波、振動波視作同一類型的波（機械波）來處理。通過有限元軟件ABAQUS對聲波、振動波在聲學超材料結(jié)構(gòu)中的傳播進行數(shù)值模擬，并與無聲學超材料結(jié)構(gòu)進行對比，在此基礎上最后對聲學超材料封閉箱體整體隔音性能作了對比分析。然后在聲學超材料封閉箱體結(jié)構(gòu)的

3、基礎上，設計出一種電磁超材料薄板結(jié)構(gòu)。通過有限元軟件ANSYS對電磁波在電磁超材料結(jié)構(gòu)中的傳播進行數(shù)值模擬，并與無電磁超材料結(jié)構(gòu)進行對比，在此基礎上最后對比分析了電磁超材料結(jié)構(gòu)對電磁波的電磁響應程度。通過以上數(shù)值計算方法，實現(xiàn)了聲波、振動波和電磁波在超材料結(jié)構(gòu)中的傳播，對比分析了有/無超材料結(jié)構(gòu)的計算結(jié)果，得出了以下結(jié)論：超材料結(jié)構(gòu)能夠抑制聲波、振動波和電磁波的傳播；聲學超材料封閉箱體結(jié)構(gòu)能夠有效屏蔽中心聲源從而達到優(yōu)異的隔音性能；電磁