[发明专利]一种内嵌式的偏心声学黑洞结构

说明书

本发明公开了一种内嵌式的偏心声学黑洞结构，包括：均匀板；所述均匀板上内嵌有一个空腔；所述空腔的形状为顶部开口的圆锥台；所述圆锥台底部的圆形区域为圆形平台；所述圆锥台顶部开口的边缘与所述均匀板的边缘相交；所述圆形平台偏离所述均匀板的中心位置。本发明通过将圆形平台偏离所述均匀板的中心位置，达到了波聚集在偏心平台中的目的，有利于能量的耗散与利用。

技术领域

本发明涉及内嵌式黑洞结构中波能量聚集技术领域，特别是涉及一种内嵌式的偏心声学黑洞结构。

背景技术

当前非完美声学黑洞截面构造包含厚度逐渐变薄的声学黑洞(Acoustic BlackHole,ABH)区域、厚度均匀部分以及厚度可变的阻尼材料部分。利用ABH中弯曲波折射率梯度分布的特性，通过改变结构的厚度变化形式，将弯曲波能量集中在结构中的特定位置。通过可变厚度的阻尼材料或能量回收装置，达到能量聚集和提高能量耗散效率的目的，起到振动控制或者能量回收的效果。

在现有的非完美声学黑洞截面构造中，通过ABH区域非均匀厚度的设计，在ABH区域内产生能量聚集效应，但是由于最小厚度的影响，存在不能使得弯曲波聚集在中央平台的缺点，而是会聚集在平台靠后的下游区域，不利于能量的耗散与利用。

发明内容

本发明的目的是提供一种内嵌式的偏心声学黑洞结构，可实现将波聚集在圆形平台中的目的。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种内嵌式的偏心声学黑洞结构，包括：均匀板；

所述均匀板上内嵌有一个空腔；所述空腔的形状为顶部开口的圆锥台；所述圆锥台底部的圆形区域为圆形平台；所述圆锥台顶部开口的边缘与所述均匀板的边缘相交；所述圆形平台偏离所述均匀板的中心位置。

可选地，所述均匀板垂直方向的厚度随着与所述圆形平台的间距减小而以幂次变化减小。

可选地，所述均匀板垂直方向的厚度具体为：

其中，h(r,θ)为均匀板垂直方向的厚度；r为空腔内部任意点到圆心的距离；θ为极角；h₁为均匀板的最小厚度；r₁为圆形平台的半径；h₂为均匀板的最大厚度；r₂(θ)为空腔顶部的半径；ε为半径系数；m为幂指数。

可选地，根据以下公式，确定所述空腔顶部的半径r₂(θ)：

其中，e为所述均匀板的圆心与所述圆形平台的圆心之间的偏向距。

可选地，根据以下公式，确定所述半径系数ε：

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明通过将圆形平台的圆心偏离均匀板圆心，同时保证均匀板内部的厚度逐渐变化，截面厚度曲线光滑，从而形成折射率梯度分布实现能量的聚集。另由于原厚度变化中的系数和半径会随极角的变化而变化，因此通过设计不同的偏心距离，即可实现波在传播的过程中聚集于圆形平台上，从而有利于能量的耗散和利用，改善声学黑洞效应。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明内嵌式的偏心声学黑洞结构的俯视图；

图2为本发明内嵌式的偏心声学黑洞结构的截面图；