摘要：声黑洞结构具备独特的声波捕获和聚焦能力,已在许多声学领域展现出显著的应用优势和发展潜力。目前,声黑洞结构主要被应用于减振降噪,而其在开发更强大超声振动器件方面的研究还相对有限。基于此,开发了几种新型声黑洞功率超声振动系统,包括声黑洞超声手术刀和声黑洞浸入式化学反应器。通过在超声手术刀头设计中嵌入一维声黑洞轮廓,显著提升了刀头的振动位移和声能辐射,实现了更高效的手术切割和止血。此外,在浸入式声化学反应器的辐射头上引入声黑洞设计,扩大了声空化区域并增强了辐射强度,极大地提高了声处理效率。总的来说,声黑洞设计可以为高性能、高效率功率超声振动系统的开发提供创新方案,同时在功率超声器件小型化方面具有独特的应用前景。

摘要：声黑洞(ABH)理论是近年来发展起来的一种轻量化的控制结构振动和噪声的方法。在总结前人将ABH理论应用于板结构的基础上,阐述了基于ABH理论的声聚焦效应及研究现状,并讨论其在减振降噪方面的优势。提出了将声黑洞的声聚焦效应与动力减振器(DVA)相结合的概念,通过有限元模型模拟了附加阻尼、DVA后结构在减重及振动噪声控制方面的可行性,同时设计实验验证了仿真模型的准确性。结果表明,将ABH理论与阻尼块、DVA相结合可以在保持整体轻量化的前提下实现对板结构振动的有效控制,特别是附加DVA的方式针对低频率下的减振效果更加明显。

摘要：基于弯曲波在声黑洞(acoustic black hole,ABH)结构中振幅不断增大的特性,提出了一种新型径向夹心式径-弯复合换能器,该换能器由径向夹心式圆环换能器与外围的环形ABH结构组成.ABH结构的存在实现了换能器径向振动与弯曲振动之间的转换,提高了换能器的声辐射性能.利用几何声学的方法建立了ABH结构弯曲振动的解析模型,给出了其弯曲振动的本征频率,并结合有限元方法讨论了换能器机电转换性能随尺寸变化的关系.通过有限元方法给出了该换能器在空气中的辐射声压场、辐射声强以及辐射指向性,仿真结果表明,ABH结构的存在能够改善换能器弯曲振动的机电转换性能,提高换能器的声辐射性能,使换能器呈现出一定的辐射指向性.最后通过实验对换能器样机的电阻抗特性以及振动模态进行测量,实验结果与仿真相符合.