本文整理了一些近期发表的声学相关论文，供大家了解科研进展。


1.基于复合谐振腔的多频带声波受控传输
出版日期：2024-09-06
DOI：10.1007/s00339-024-07885-x
作者：肖亮, 张智 , 褚佳明 , 罗江霞 , 孟大祥 , 周卓
文章摘要：
前期研究将拓扑概念引入声学领域，为声波控制传输的发展做出了巨大贡献。它已从单一频段的声波传输发展到低频、多频段传输。本文介绍了声波传输控制和传输过程特性观察的研究。论文提出了一种基于复合谐振腔的声拓扑绝缘体，可以通过调节散射体的旋转角度来改变其拓扑边界态，实现声波的受控传输。在相同尺度下，该结构内部空间利用率高，可以充分利用旋转散射机制。在空气环境中，该结构可以创建一个声学拓扑传输通道，可以传输四个频段的声波。它的优点是频带较宽。此外，本研究还研究了通道缺陷对声波传输的影响，强调了这些拓扑通道的容错性质。这些特性使得控制声波沿预定路径传输成为可能。这些发现支持了可控声波传输的进步，这为声学信号处理、声学隐形和其他相关领域的应用带来了希望。

2.声学展宽中弱波湍流与强波湍流的共存与转变
出版日期：2024-09-06
DOI：10.1126/sciadv.ado8422
作者：陈旺乔, 何钟, 黄迅
文章摘要：
这项研究通过实验证明了声波与湍流相互作用过程中弱波湍流和强波湍流的共存和过渡。我们根据湍流和声波的波数确定不同波湍流状态发生的条件。随着声音频率的增加，强波湍流占主导地位，需要特定的比例因子来使频谱与弱湍流理论相一致。我们使用波湍流框架的分析得到了实验结果的证实，为声学与湍流之间的复杂相互作用提供了深入的见解。

3.反向非轴向流入转子噪声的实验研究
出版日期：2024-09-06
DOI：10.3390/aerospace11090730
作者：Liam Hanson, Leone Trascinelli, Bin Zang, Mahdi Azarpeyvand
文章摘要：
本文通过实验表征了在反向非轴向流入条件下运行的转子的远场噪声发射。具体来说，在一系列转子倾斜角度和流入速度下进行了实验，以研究负倾斜对转子声学的影响及其与空气动力学性能的相关性。结果表明，随着流入速度的增加和负倾斜角的增加，转子叶片所承受的力和力矩发生显著变化。相应地，与沿边条件相比，负倾斜转子的远场声谱发生了明显的变化，宽带噪声含量显著增加。此外，对于给定的倾斜角，宽带噪声分量随着流入速度的增加而增强，类似于当负倾斜角增加时的情况。参考文献中进行的流场调查和初步的内部流测量，宽带含量的增加可以归因于叶片自湍流的摄入水平增加，即下游部分摄入转子上游部分的湍流尾流。在较低的流入速度下，发现每个观察者角度处的叶片通过频率的大小随负倾斜变化最小。相反，在较高的流入速度下，叶片通过频率和整体声压级的方向性模式和强度随着幅度的增加而变化，特别是在具有负倾斜的下游观察者位置。这些发现对于未来城市空中交通应用的飞行器的设计和合适的运行特性具有重要影响。

4.孔发泡剂粒径对开孔聚偏二氟乙烯聚合物泡沫泡孔形态、疏水性和声学性能影响的实验研究
出版日期：2024-09-05
DOI：10.1515/polyeng-2024-0124
作者：Nivedhitha Durgam Muralidharan 1 , Jeyanthi Subramanian 1
文章摘要：
在全球范围内，多孔结构材料的开发在各种高性能工程应用中得到了令人难以置信的反响。压电多孔泡沫最近吸引了研究人员对声学传感器、低频水听器和能量收集设备的新兴应用的关注。由于孔形貌与发泡剂的形状和尺寸密切相关，因此有必要解决发泡剂粒径对泡孔形貌的影响，以扩大其应用范围。因此，本文确定了孔发泡剂粒径对开孔聚偏二氟乙烯（PVDF）基压电多孔复合材料的孔形态、疏水性和声学特性的影响。开孔 PVDF 多孔复合材料采用模板去除方法，以氯化钠 (NaCl) 作为牺牲模板剂，具有三种不同的颗粒尺寸：较大、中等和较细。根据实验结果可以看出，模板剂的粒径显著影响PVDF泡沫样品的孔形态、疏水性和声学性能。具有中等孔径的PVDF泡沫在1,000-1,500 Hz的频率范围内表现出最大吸声系数为0.89，表明PVDF泡沫在噪声控制应用中具有巨大的潜力。

5.连续体中的边界局域多体束缚态
出版日期：2024-09-05
DOI：10.1038/s42005-024-01777-5
作者：孙娜， 张伟轩， 袁浩， 张向东

文章摘要：
连续体束缚态（BIC）是指能量落在扩展模式范围内的空间局域束缚态，已在单粒子系统中进行了广泛的研究，在光子学、声学和其他经典波系统中得到了广泛的应用。最近，理论界对探索相互作用量子系统中的多体 BIC 产生了兴趣，这需要仔细设计杂质势或相互作用的空间分布。在这里，我们提出了一种位于边界的多体 BIC，它可以由均匀的位点相互作用诱导，而不需要任何杂质势或非局域相互作用的特定设计。我们通过数值表明，三个或更多相互作用的玻色子可以集中在均匀一维晶格的边界上，而单粒子和双粒子对应物则不存在这种边界。此外，多玻色子束缚态的本征能可以嵌入扩展散射态的连续能谱中，从而产生由相互作用引起的边界多体BIC。此外，通过将三个和四个玻色子的 Fock 态映射到非线性电路网络，我们通过实验模拟了边界多体 BIC。我们的研究结果丰富了对单粒子水平之外的相关 BIC 的理解，并有可能激发未来探索多体 BIC 的研究。

6.记录和模拟双耳房间听觉中直接混响能量比的神经表示
出版日期：2024-09-04
DOI：10.3390/buildings14092778
作者：Víctor M. Rodríguez-Montaño, Virginia Puyana-Romero, Ricardo Hernández-Molina, Juan L. Beira-Jiménez
文章摘要：
空间的建筑配置对于新生儿重症监护病房 (NICU) 的声学效果起着至关重要的作用。环境设计、建筑中使用的材料以及房间内噪声源的组织会显着影响这些关键区域的噪声水平。在这项研究中，对两家医院的噪音水平进行了分析，这两家医院的建筑结构和规模不同，但建筑材料相似。在超过 24 小时的时间内以 1 秒的间隔记录数据。这些医院收集的数据证实了新生儿重症监护室噪音问题的严重性，突出表明迫切需要有效解决该问题，以确保为新生儿的康复提供适当和安全的环境。良好的建筑规划有助于减轻噪音，而不良的配置可能会加剧声学问题，对患者和医护人员产生负面影响。让建筑师、声学工程师和医护人员参与新生儿重症监护病房的设计和改造至关重要，以创造不仅满足医疗需求，而且考虑新生儿听觉健康的空间。

7.揭示衍射光栅在非线性声学中精确分离高次谐波的潜力
出版日期：2024-09-04
DOI：10.1109/tuffc.2024.3428917
作者：Pooja Dubey  , Shreya Nigam  , Dicky Silitonga  , Nico F. Declercq
文章摘要：
衍射光栅具有周期性有序结构，一个多世纪以来一直是声学、光学和光谱学中的关键组件。经典的光栅方程描述了光栅出现衍射现象，考虑了凹槽周期性和入射波的特征。这些光栅在通信、光谱学、建筑声学和水下研究中有着广泛的应用，它们是声子晶体和超材料的开拓性研究的基础。虽然人们对了解光栅相关的线性声学衍射行为给予了很多关注，但文献缺乏关于高振幅超声波影响的研究，因为高振幅超声波引入了可观察到的非线性效应。这项实验探究提出了一种将高次谐波与这些非线性现象隔离的开创性方法。我们开发了一种具有单频换能器和专门设计的光栅轮廓的空间滤波装置，可以实现精确的频率选择或抑制。

8.声学实验中产生任意轨道角动量涡旋源的有效方法
出版日期：2024-09-04
DOI：10.1088/1367-2630/ad73fc
作者：郝展磊, 李松松 , 徐亚东 , 朱山 , 陈欢阳
文章摘要：
在声学或光学的理论研究框架中，如何提供稳定高效的具有任意轨道角动量（OAM）（特别是较大OAM）的实验涡旋源是一个极具挑战性的研究课题。在这里，我们分别基于点源阵列和声学超材料，提出并演示了两种不同方法生成具有任意 OAM 的涡旋源的一般原理。具体而言，从分析角度总结了不同相位的不同点源产生二维涡旋波的一般合成规律，并利用声学超材料的设计灵活性，为产生更大OAM的涡旋源提供了理想的解决方案。此外，我们通过简单的公式定性和定量地确定了所产生的涡旋波的OAM，并简要讨论了两种优势互补的不同方法的适用性和稳定性。这项工作揭示的涡源产生原理为多物理场和复杂介质之间相互作用的实验探索提供了直接的理论支持，在涡场操纵和OAM检测方面具有潜在的应用前景。

9.在晶格结构中同时实现可定制的吸声和机械性能的方法
出版日期：2024-09-04
DOI：10.1002/admt.202400517
作者：李欣伟, 丁淑伟, 王欣欣, Senng Lion 陈志刚, 翟伟

文章摘要：
具有可定制的声学和机械性能的晶格结构显示出作为实用工程材料的巨大前景。然而，传统晶格结构的几何形状同时决定了声学和机械性能，其中一个的改变会影响另一个，几乎没有留下定制的空间。本文利用亥姆霍兹谐振器的机制，提出了一种在晶格结构中独立引入吸声和机械性能的通用方法。吸声组件基于穿孔板，而机械组件基于桁架结构。通过开发高保真分析声学模型，有限元分析概述了通过所提出的结构可实现的性能范围。该设计包含具有有效吸收的结构，其特征是共振峰系数≥0.7，几乎涵盖1000至5000 Hz宽范围内的每个频率，晶格厚度范围为21至25.5毫米。此外，通过实施不同的桁架可以实现不同的刚度和强度范围以及大应变变形模式。最后，这个概念通过 3D 打印样本进行了实验验证。这种创新方法可以定制网格结构，专门满足不同应用中的声学和机械要求。

10.在驻波声场中利用声粒子间力对细胞包埋进行三维 FSI 模拟
出版日期：2024-09-03
DOI：10.1088/1361-6439/ad6f1f
作者：kamran hafezi , Mohsen Saghafian , Davood Saeidi , Hamid Reza Aghaie
文章摘要：
近年来，在生物医学应用中使用声学方法进行细胞分离和分选的微流体装置取得了重大发展。声学粒子间力（AIF）或二次声学辐射力是由粒子与其他粒子的散射场的相互作用产生的，影响近距离的粒子运动并促进最佳的捕获和分离。本研究利用流固耦合 (FSI) 分析了由固定粒子和白细胞 (WBC) 组成的双粒子系统，该系统位于固定声场和蠕动流中。为了通过声学和 FSI 解耦来降低计算成本，在频域上求解声压方程，以计算每个时间步长的总声辐射力。通过评估聚苯乙烯颗粒上的颗粒间（AIF）和初级声辐射力（ARF）并将模拟结果与分析和实验数据进行比较来评估模型精度。结果证明了精确的初级 ARF 计算，AIF 的差异归因于颗粒表面附近的粘性损失。此外，与白细胞相比，固定颗粒的密度较高，会在近距离引起显著的声学颗粒间吸引力。因此，在所有三个雷诺数 1.4 × 10−3、2.1 × 10−3 和 3 × 10−3 中，细胞截留是通过蠕动流中与固定铝和硅颗粒的强烈吸引力和碰撞而发生的。增加雷诺数会增加细胞与固定颗粒分离的可能性。这些发现有助于优化细胞分离和包埋策略。

11.通过水声装置标定确保海洋生态领域研究可靠性和重复性的研究
出版日期：2024-09-02
DOI：10.3390/app14177725
作者：Karol Jakub Listewnik 1 , Janusz Mindykowski
文章摘要：
本文强调了确保水声测量的可靠性和可重复性的关键需求和原因。作为上述声学测量挑战的例证，介绍了 GUM（波兰中央计量办公室）水声学领域计量基础设施的发展情况。对提出的解决方案进行了分析，主要是在低频范围内，并与世界上最近开发的其他解决方案进行了比较。此外，还讨论了影响水声测量装置灵敏度的因素。本次讨论的总结概述了旨在确保水声测量的可靠性和可重复性的进一步工作。结论介绍了水声装置校准基础设施的现状，特别强调海洋生态和渔业科学。

12.速度-焓公式中某些非线性声学模型的适定性、长期行为和离散化
出版日期：2024-09-02
DOI：arxiv-2409.01067
作者：HerbertEgger,Marvin Fritz
文章摘要：
我们研究了一类非线性声学模型，包括著名的Westervelt和Kuznetsov方程，以及Rasmussen模型，可以将其视为后者的热力学一致修改。使用线性化、能量估计和定点参数，我们建立了解决方案的存在性和唯一性，对于足够小的数据，该解决方案在时间上是全局的，并且以指数方式快速收敛到平衡。与之前的工作相比，我们的分析基于问题的速度-焓公式，其弱形式揭示了潜在的波特哈密尔顿结构。此外，问题的弱形式特别适合保持结构的离散化。这在数值测试中得到了证明，也突出了所考虑模型的典型特征。
信息源于：X-MOL