周彦玲 王斌 范军

(上海交通大学, 高新船舶与深海开发装备协同创新中心, 海洋工程国家重点实验室, 上海 200240)

塑料类高分子材料甲基丙烯酸甲酯−亚克力(PMMA)圆柱中亚音速Rayleigh 波低频隧穿共振可引起反向散射增强, 在低频标准散射体设计等领域具有重要应用价值.提出一种微弱形变的规则波纹表面结构, 可实现水中PMMA 圆柱反向散射低频共振频率的无源调控.利用微扰法推导了水中微弱形变规则波纹圆柱反向散射低频共振频率偏移的近似解, 讨论了波纹微扰系数、周期对规则波纹圆柱共振频率偏移的影响规律.基于Rayleigh 波相位匹配方法分析了低频共振频率偏移的机理.研究表明: 微弱形变规则波纹圆柱中亚音速Rayleigh 波沿微弱形变波纹表面传播, 与光滑圆柱体相比, 传播路径的改变引起Rayleigh 波传播相位变化,导致了Rayleigh 波低频共振频率发生偏移.最后开展了微弱形变规则波纹圆柱体声散射特性水池实验, 获取了其反向散射共振频率, 明显观察到了规则波纹圆柱共振频率偏移现象, 与理论预报结果吻合较好.

1 引 言

在光学领域, Ge 等[1,2]利用微扰理论研究了边界微弱形变光学微腔的共振特性, 研究表明微腔边界形变导致不同共振模态之间耦合, 使得其共振频率发生偏移, 并在很大程度改变腔内射线动力学特性和输出方向, 且光波的输出方向对边界变形极其灵敏, 在光束控制和高分辨率检测方面具有重要应用前景.在声学领域, Fawcett[3]用数……