宽带,低定向度分级索引声学镜头的最佳设计,用于水下通信
Sebastiano Cominelli1, Francesco Braghin1
1Department of Mechanical Engineering, Politecnico di Milano, Milano 20133, Italy.
The Journal of the Acoustical Society of America
|September 24, 2024
概括
本研究提出了一种用于设计用于水下勘探的宽带,低定向性的声学镜头的新方法. 由超材料制成的优化镜头克服了以前设计的局限性,以改善声波捕获.
科学领域:
- 声学元材料是一种声学元材料.
- 水下声学 水下声学
- 波浪操纵 波浪操纵是一种
背景情况:
- 电磁信号在水中被吸收,这使得声波对于海洋探索至关重要.
- 多路径现象使声波接收复杂化.
- 现有的分级索引镜头提供高定向性,限制了实际使用.
研究的目的:
- 使用元材料设计宽带,低定向的二维声学镜头.
- 开发一个声学镜片设计的优化方案.
- 为了克服当前声镜技术的定向性限制.
主要方法:
- 使用一种由水中的固体内含物组成的超材料来制造镜头.
- 采用一个由赫尔姆霍尔茨方程控制的优化方案,控制细胞密度和散装模量.
- 应用了拉格朗的方法来进行大规模优化,并推导出分析成本梯度.
主要成果:
- 从所需的折射率直接过渡到实际的格子结构.
- 优化的镜头表现出宽带和低定向性特征.
- 同质化的数值模型经过有限元分析验证,证实了声弹性合.
结论:
- 建议的优化方案是设计实用声学镜片的有效工具.
- 实现了宽带,低定向性的声学镜头,适合于现实世界的海洋应用.
- 验证的方法确保与实际的物理行为和微观结构相互作用保持一致.
