摘要：研究浸没在水中金属空心圆柱结构的声聚焦效应及其物理机制,并探索声聚焦频率与圆柱结构参数之间的关系.研究表明:当超声波源从外侧入射到圆柱结构表面时,在圆柱结构中心会出现声聚焦效应.这种声聚焦效应源于金属圆柱结构中的位移本征模式,与之前研究利用负折射机制实现声聚焦效应完全不同,是一种全新的物理机制.在圆柱结构的位移本征模式作用下,入射声波的传播方向在圆柱结构内部发生重建,均沿着圆柱径向指向圆心,同时相位波形也呈现出同心圆分布,从而在圆柱结构中心聚焦成一个完美的圆形焦点,焦点在水平方向与垂直方向均表现出优异的聚焦性能.此外,基于声散射理论推导得到系统的特征方程,计算出声聚焦的特征频率,理论与数值结果符合很好.结果表明:圆柱结构可在多个频率出现声聚焦效应,相邻的两个声聚焦频率的间隔相同,且焦点的尺寸随着聚焦频率增加而变小.当金属圆柱结构的内外半径同时增大时,圆柱结构的声聚焦频率会减小,且声聚焦频率与圆柱的尺寸成反比关系.本研究为新型声聚焦器件的研制提供有效的设计思路及理论依据.