Research Article

İç Boşluklu Akustik Metamalzemelerin Homojenizasyonu ve İletim Kayıplarının Transfer Matris Metodu ile Belirlenmesi

Volume: 21 Number: 62 May 21, 2019
TR EN

İç Boşluklu Akustik Metamalzemelerin Homojenizasyonu ve İletim Kayıplarının Transfer Matris Metodu ile Belirlenmesi

Abstract

Bu çalışmada, yüksek ses iletim kaybına sahip yalıtım malzemesi olarak kullanılmak üzere küresel iç boşluklu akustik metahücrelerden oluşan çeşitli akustik metamalzemeler tasarlanmıştır. Bu malzemelerin iletim kayıpları vizko-termal kayıplar ihmal edilerek transfer matris metodu (TMM) ile belirlenmiştir. Metamalzemelerin etkin empedans, kırılma indisi, yoğunluk ve sıkıştırılabilirlik (tersi Bulk modülü) gibi etkin ortam parametreleri etkin ortam homojenizasyonu ile elde edilmiştir. Metamalzemeleri oluşturan metahücrelerin sayısı, geometrik büyüklükleri, dizilim periyodikliği gibi topolojik unsurların iletim kaybı (TL) üzerindeki etkisi incelenerek metamalzemelerin frekans bölgelerine göre performansları ortaya konmuştur. Sunulan yöntemin doğruluğu sonlu elemanlar metodu (SEM) ile yapılan bir karşılaştırma ile gösterilmiştir. Çalışma ile TMM ile akustik metamalzeme tasarımı ve analizleri ve etkin ortam homojenizasyonu ile etkin parametrelerin elde edilmesi gibi konular detaylı bir şekilde sunulmuştur.

Keywords

References

  1. Veselago, V. G. 1968. The electrodynamics of substances with simultaneously negative values of μ and ε, Soviet Physics Uspekhi, 10, 4, 509-514. DOI:10.1070/PU1968v010n04ABEH003699 Ambati, M., Fang, N., Sun, C., Zhang, X. 2007. Surface resonant states and superlensing in acoustic metamaterials, Physical Review B, 75(19), 195447. DOI: 10.1103/PhysRevB.75.195447Guenneau, S., Movchan, A., Pétursson, G., Ramakrishna, S. A. 2007. Acoustic metamaterials for sound focusing and confinement, New Journal of physics, 9(11), 399. DOI: 10.1088/1367-2630/9/11/399Popa, B. I., Zigoneanu, L., Cummer, S. A. 2011. Experimental acoustic ground cloak in air, Physical review letters, 106(25), 253901. DOI:10.1103/PhysRevLett.106.253901Cheng, Y., Yang, F., Xu, J. Y., Liu, X. J. 2008. A multilayer structured acoustic cloak with homogeneous isotropic materials, Applied Physics Letters, 92(15), 151913. DOI: 10.1063/1.2903500Cummer, S. A., Popa, B. I., Schurig, D., Smith, D. R., Pendry, J., Rahm, M., Starr, A. 2008. Scattering theory derivation of a 3D acoustic cloaking Shell, Physical review letters, 100(2), 024301. DOI: 10.1103/PhysRevLett.100.024301Farhat, M., Guenneau, S., Enoch, S., Movchan, A. B. 2009. Cloaking bending waves propagating in thin elastic plates, Physical Review B, 79(3), 033102. DOI: 10.1103/PhysRevB.79.033102Zhang, X., Liu, Z. 2004. Negative refraction of acoustic waves in two-dimensional phononic crystals, Applied Physics Letters, 85(2), 341-343. DOI: 10.1063/1.1772854Liu, Z., Zhang, X., Mao, Y., Zhu, Y. Y., Yang, Z., Chan, C. T., Sheng, P. 2000. Locally resonant sonic materials, Science, 289(5485), 1734-1736. DOI: 10.1126/science.289.5485.1734Zhao, H., Liu, Y., Wang, G., Wen, J., Yu, D., Han, X., Wen, X. 2005. Resonance modes and gap formation in a two-dimensional solid phononic crystal, Physical Review B, 72(1), 012301. DOI: 10.1103/PhysRevB.72.012301Fang, N., Xi, D., Xu, J., Ambati, M., Srituravanich, W., Sun, C., Zhang, X. 2006. Ultrasonic metamaterials with negative modulus, Nature materials, 5(6), 452-456. DOI: 10.1038/nmat1644Hu, X., Ho, K. M., Chan, C. T., Zi, J. 2008. Homogenization of acoustic metamaterials of Helmholtz resonators in fluid, Physical Review B, 77(17), 172301. DOI: 10.1103/PhysRevB.77.172301Lee, S. H., Park, C. M., Seo, Y. M., Wang, Z. G., Kim, C. K. 2009. Acoustic metamaterial with negative modulus, Journal of Physics: Condensed Matter, 21(17), 175704. DOI: 10.1088/0953-8984/21/17/175704Lee, S. H., Park, C. M., Seo, Y. M., Wang, Z. G., Kim, C. K. 2009. Acoustic metamaterial with negative density, Physics letters A, 373(48), 4464-4469. DOI: 10.1016/j.physleta.2009.10.013Yang, Z., Mei, J., Yang, M., Chan, N. H., Sheng, P. 2008. Membrane-type acoustic metamaterial with negative dynamic mass, Physical review letters, 101(20), 204301. DOI: 10.1103/PhysRevLett.101.204301Yao, S., Zhou, X., Hu, G. 2008. Experimental study on negative effective mass in a 1D mass–spring system, New Journal of Physics, 10(4), 043020. DOI: 10.1088/136-2630/10/4/043020Croënne, C., Lee, E. J. S., Hu, H., Page, J. H. 2011. Band gaps in phononic crystals: Generation mechanisms and interaction effects, AIP Advances, 1(4), 041401. DOI: 10.1063/1.3675797Chen, Y., Wang, L. 2014. Periodic co-continuous acoustic metamaterials with overlapping locally resonant and Bragg band gaps, Applied Physics Letters, 105(19), 191907. DOI: 10.1063/1.4902129Krushynska, A. O., Miniaci, M., Bosia, F., Pugno, N. M. 2017. Coupling local resonance with Bragg band gaps in single-phase mechanical metamaterials, Extreme Mechanics Letters, 12, 30-36. DOI: 10.1016/j.eml.2016.10.004Li, J., Chan, C. T. 2004. Double-negative acoustic metamaterial, Physical Review E, 70(5), 055602. DOI: 10.1103/PhysRevE.70.055602Ding, Y., Liu, Z., Qiu, C., Shi, J. 2007. Metamaterial with simultaneously negative bulk modulus and mass density, Physical review letters, 99(9), 093904. DOI: 10.1103/PhysRevLett.99.093904Cheng, Y., Xu, J. Y., Liu, X. J. 2008. One-dimensional structured ultrasonic metamaterials with simultaneously negative dynamic density and modulus, Physical Review B, 77(4), 045134. DOI: 10.1103/PhysRevB.77.045134Bongard, F., Lissek, H., Mosig, J. R. 2010. Acoustic transmission line metamaterial with negative/zero/positive refractive index, physical Review B, 82(9), 094306. DOI: 10.1103/PhysRevB.82.094306Munjal, M.L. 1987. Acoustics of ducts and mufflers with applications to exhaust and ventilation system design, Wiley Interscience Publication, Bangolore. A.M. Nicolson, G. Ross. 1970. Measurement of intrinsic properties of materials by time domain technique, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 19 (11) 377-382. DOI: 10.1109/TIM.1970.4313932W.B. Weir. 1974. Automatic measurement of complex dielectric constant and permeability at microwave frequencies, Proceedings of the IEEE, 62(1), 33-36. DOI: 10.1109/PROC.1974.9382Szabo, Zs, Park G, Hedge R, Li E. 2010. A unique extraction of metamaterial parameters based on Kramers-Kronig relationship, IEEE Trans Microwave Theory and Technology, 58(10) 2646-2653. DOI: 10.1109/TMTT.2010.2065310Fokin, V., Ambati, M., Sun, C., Zhang, X. 2007. Method for retrieving effective properties of locally resonant acoustic metamaterials, Physical review B, 76(14), 144302. DOI: 10.1103/PhysRevB.76.144302Chen, X., Grzegorczyk, T. M., Wu, B. I., Pacheco Jr, J., Kong, J. A. 2004. Robust method to retrieve the constitutive effective parameters of metamaterials, Physical Review E, 70(1), 016608. DOI: 10.1103/PhysRevE.70.016608Theocharis G., Richoux O. Romero G.V., Merkel A, Tournat V. 2014. Limits of slow sound propagation and transparency in lossy, locally resonant periodic structures, New Journal of Physics, 16, 093017. DOI: 10.1088/1367-2630/16/9/093017Molerón M., Serra-Garcia M., Daraio C. 2016. Visco-thermal effects in acoustic metamaterials: from total transmission to total reflection and high absorption, New Journal of Physics, 18, 033003. DOI: 10.1088/1367-2630/18/3/033003

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

-

Journal Section

Research Article

Publication Date

May 21, 2019

Submission Date

October 26, 2018

Acceptance Date

December 28, 2018

Published in Issue

Year 2019 Volume: 21 Number: 62

APA
Seçgin, A., & Baygün, T. (2019). İç Boşluklu Akustik Metamalzemelerin Homojenizasyonu ve İletim Kayıplarının Transfer Matris Metodu ile Belirlenmesi. Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen Ve Mühendislik Dergisi, 21(62), 449-459. https://doi.org/10.21205/deufmd.2019216211
AMA
1.Seçgin A, Baygün T. İç Boşluklu Akustik Metamalzemelerin Homojenizasyonu ve İletim Kayıplarının Transfer Matris Metodu ile Belirlenmesi. DEUFMD. 2019;21(62):449-459. doi:10.21205/deufmd.2019216211
Chicago
Seçgin, Abdullah, and Tuba Baygün. 2019. “İç Boşluklu Akustik Metamalzemelerin Homojenizasyonu Ve İletim Kayıplarının Transfer Matris Metodu Ile Belirlenmesi”. Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen Ve Mühendislik Dergisi 21 (62): 449-59. https://doi.org/10.21205/deufmd.2019216211.
EndNote
Seçgin A, Baygün T (May 1, 2019) İç Boşluklu Akustik Metamalzemelerin Homojenizasyonu ve İletim Kayıplarının Transfer Matris Metodu ile Belirlenmesi. Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi 21 62 449–459.
IEEE
[1]A. Seçgin and T. Baygün, “İç Boşluklu Akustik Metamalzemelerin Homojenizasyonu ve İletim Kayıplarının Transfer Matris Metodu ile Belirlenmesi”, DEUFMD, vol. 21, no. 62, pp. 449–459, May 2019, doi: 10.21205/deufmd.2019216211.
ISNAD
Seçgin, Abdullah - Baygün, Tuba. “İç Boşluklu Akustik Metamalzemelerin Homojenizasyonu Ve İletim Kayıplarının Transfer Matris Metodu Ile Belirlenmesi”. Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi 21/62 (May 1, 2019): 449-459. https://doi.org/10.21205/deufmd.2019216211.
JAMA
1.Seçgin A, Baygün T. İç Boşluklu Akustik Metamalzemelerin Homojenizasyonu ve İletim Kayıplarının Transfer Matris Metodu ile Belirlenmesi. DEUFMD. 2019;21:449–459.
MLA
Seçgin, Abdullah, and Tuba Baygün. “İç Boşluklu Akustik Metamalzemelerin Homojenizasyonu Ve İletim Kayıplarının Transfer Matris Metodu Ile Belirlenmesi”. Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen Ve Mühendislik Dergisi, vol. 21, no. 62, May 2019, pp. 449-5, doi:10.21205/deufmd.2019216211.
Vancouver
1.Abdullah Seçgin, Tuba Baygün. İç Boşluklu Akustik Metamalzemelerin Homojenizasyonu ve İletim Kayıplarının Transfer Matris Metodu ile Belirlenmesi. DEUFMD. 2019 May 1;21(62):449-5. doi:10.21205/deufmd.2019216211

This journal is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License (CC BY-NC 4.0).

download?token=eyJhdXRoX3JvbGVzIjpbXSwiZW5kcG9pbnQiOiJmaWxlIiwicGF0aCI6IjliNTAvMDBjMi8xZmIxLzY5MjZmZDIyOGE1NzgyLjA3MzU5MTk2LnBuZyIsImV4cCI6MTc2NDE2OTMzMSwibm9uY2UiOiI2MTU1ODg1NGZlYzhkZTA1OThkNTU2NGFmYTQzYTc0YiJ9.O5b4Ex8bMlFv5797LL8VnE9YWS_X5880dfbmOp2-kc8