季宏麗，南京航空航天大學(xué)航空學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師，江蘇省振動(dòng)工程學(xué)會(huì)航空航天力學(xué)及控制專(zhuān)委會(huì)副主任委員。獲教育部“雙帶頭人”黨支部書(shū)記榮譽(yù)稱(chēng)號(hào)，入選國(guó)家優(yōu)青、江蘇省“333工程”第二層次、香江學(xué)者、省“六大人才高峰”等。一直從事結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)測(cè)試、分析與控制研究。發(fā)表SCI期刊論文120余篇，SCI他引3500余次，入選2024年全球前2%頂尖科學(xué)家（終身科學(xué)影響力榜單）。申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利30余項(xiàng)，已獲授權(quán)27項(xiàng)，轉(zhuǎn)讓2項(xiàng)。出版專(zhuān)著2部。現(xiàn)任Journal of Intelligent Material Systems and Structures的Associate Editor，以及Smart Materials and Structures、《振動(dòng)工程學(xué)報(bào)》等編委。主持國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃青年科學(xué)家項(xiàng)目、創(chuàng)新研究項(xiàng)目等十余項(xiàng)。獲江蘇省科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)、國(guó)防科技發(fā)明二等獎(jiǎng)、中國(guó)振動(dòng)工程學(xué)會(huì)發(fā)明一等獎(jiǎng)等。

聲學(xué)黑洞（acoustic black hole，ABH）是一種基于波操控技術(shù)的創(chuàng)新方法，其理論靈感源于天體物理學(xué)中的黑洞現(xiàn)象。聲學(xué)黑洞作為一種寬頻特性的高效波操控方法，已成為聲學(xué)、力學(xué)等學(xué)科的前沿研究熱點(diǎn)。在理論研究和應(yīng)用探索中，聲學(xué)黑洞憑借其獨(dú)特的波動(dòng)操控能力展現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景，引發(fā)了學(xué)術(shù)界對(duì)其波動(dòng)機(jī)制、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工程應(yīng)用的持續(xù)關(guān)注。

在現(xiàn)代高端裝備的發(fā)展進(jìn)程中，振動(dòng)與噪聲控制已成為制約系統(tǒng)性能、可靠性與舒適性的關(guān)鍵因素之一。特別是在航空航天、軌道交通、艦船與精密制造等領(lǐng)域，裝備往往需要在復(fù)雜載荷與極端工況下運(yùn)行，傳統(tǒng)的減振降噪手段因其重量、能量消耗及適應(yīng)性問(wèn)題，已難以滿足新一代裝備對(duì)高效、輕量化、高性能振動(dòng)噪聲控制的需求。因此，探索高性能、低能耗、輕量化的振動(dòng)噪聲控制技術(shù)，成為提升重大裝備性能和自主研發(fā)水平的重要研究方向。

附加式一維聲學(xué)黑洞

圖中所示分別聲學(xué)黑洞–共振梁阻尼器配置（acoustic black hole-resonant beam damper，ABH-RBD）和螺旋式一維聲學(xué)黑洞。ABH-RBD 適用于梁式一維結(jié)構(gòu)的抑制，而螺旋式聲學(xué)黑洞更適用于管道等結(jié)構(gòu)的振動(dòng)抑制

二維聲學(xué)黑洞板結(jié)構(gòu)

圖 (b) 和圖 (c)分別是附加式圓形和矩形聲學(xué)黑洞，圖中黑洞周?chē)囊蝗S色部分是粘貼的約束阻尼層，用以增強(qiáng)抑振效果

在這一背景下，聲學(xué)黑洞技術(shù)作為21 世紀(jì)初期多學(xué)科交叉發(fā)展的研究成果，展現(xiàn)出在振動(dòng)控制領(lǐng)域的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。該技術(shù)通過(guò)結(jié)構(gòu)幾何或材料參數(shù)的漸變?cè)O(shè)計(jì)，使入射波能量在特定區(qū)域高度聚集并有效耗散，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲的有效抑制。ABH 由于無(wú)需額外能量輸入，且具有質(zhì)量輕、作用頻率范圍寬、實(shí)現(xiàn)靈活等優(yōu)點(diǎn)，為振動(dòng)與噪聲控制提供了一種全新的解決方案。

高鐵CR450車(chē)廂內(nèi)應(yīng)用ABH-DVA進(jìn)行減振降噪

然而，當(dāng)前ABH 技術(shù)在工程應(yīng)用中仍面臨諸多挑戰(zhàn)。例如，ABH 的有效作用頻率與結(jié)構(gòu)尺寸密切相關(guān)：頻率越低，黑洞尺寸越大，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度越弱；黑洞中心處布置的能量轉(zhuǎn)換元件或阻尼材料的幾何/材料參數(shù)對(duì)ABH 效應(yīng)和能量轉(zhuǎn)換有顯著影響。如何高效設(shè)計(jì)ABH 結(jié)構(gòu)及其能量耗散元件，以獲得理想的寬帶減振降噪效果，相關(guān)研究仍顯不足。根本原因在于ABH 表現(xiàn)出波場(chǎng)非均勻、隨空間位置急劇變化、阻尼材料與結(jié)構(gòu)強(qiáng)耦合等特征。目前尚缺乏能夠系統(tǒng)描述ABH特征的模型和分析方法，致使ABH 效應(yīng)形成機(jī)制不明、參數(shù)影響規(guī)律不清及其減振降噪作用機(jī)制仍未得到明確闡釋。因此，亟需進(jìn)一步深入研究，以推動(dòng)其在復(fù)雜工程環(huán)境中的應(yīng)用落地。

南京航空航天大學(xué)航空學(xué)院季宏麗教授所在團(tuán)隊(duì)與香港理工大學(xué)團(tuán)隊(duì)作為國(guó)內(nèi)最早一批研究聲學(xué)黑洞波動(dòng)操控概念及其應(yīng)用的學(xué)者，經(jīng)過(guò)十余年的研究積累，圍繞聲學(xué)黑洞的建模分析、減振降噪機(jī)制揭示、結(jié)構(gòu)優(yōu)化和工程應(yīng)用展開(kāi)了系統(tǒng)研究，取得一系列理論突破和工程應(yīng)用驗(yàn)證，逐步建立了較為完整的ABH 理論體系和方法框架。

《聲學(xué)黑洞及其在減振降噪中的應(yīng)用》一書(shū)系統(tǒng)整理這些研究成果，旨在為振動(dòng)與噪聲控制、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)等領(lǐng)域的科研人員、工程師及研究生提供有價(jià)值的參考，同時(shí)也希望借此推動(dòng)聲學(xué)黑洞技術(shù)的深入研究和工程應(yīng)用，助力高端裝備振動(dòng)噪聲控制水平的提升。

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聲學(xué)黑洞及其在減振降噪中的應(yīng)用購(gòu)買(mǎi)

季宏麗 等著

北京: 科學(xué)出版社, 2025. 12

ISBN 978-7-03-081232-2

本書(shū)總結(jié)了作者多年來(lái)科研成果及國(guó)內(nèi)外相關(guān)團(tuán)隊(duì)的研究工作。全書(shū)內(nèi)容涵蓋從波動(dòng)到振動(dòng)、從ABH 一維結(jié)構(gòu)到二維結(jié)構(gòu)、從內(nèi)嵌式聲學(xué)黑洞結(jié)構(gòu)形式到附加式聲學(xué)黑洞結(jié)構(gòu)形式、從振動(dòng)抑制到噪聲控制等多個(gè)維度的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)展，由淺入深、逐步遞進(jìn)介紹。全書(shū)共8 章：

• 第1 章為緒論，介紹聲學(xué)黑洞的基本概念、研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)；

• 第2 章重點(diǎn)探討聲學(xué)黑洞的波動(dòng)調(diào)控機(jī)制，介紹幾種常用的分析與實(shí)驗(yàn)方法，揭示結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)波聚集性能的影響；

• 第3 章和第4 章利用傳遞矩陣法和拉格朗日能量法分析了聲學(xué)黑洞梁結(jié)構(gòu)和板結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性，揭示了振動(dòng)抑制機(jī)制；

• 第5 章則從噪聲抑制出發(fā)，介紹了聲學(xué)黑洞在不同激勵(lì)條件下的聲輻射和隔聲性能，揭示了降噪機(jī)制；

• 第6 章提出了附加式聲學(xué)黑洞結(jié)構(gòu)形式，建立了附加式黑洞的振動(dòng)分析方法，揭示了其振動(dòng)抑制機(jī)制，并提出了多種設(shè)計(jì)構(gòu)型；

• 第7 章針對(duì)低頻性能優(yōu)化問(wèn)題，結(jié)合周期結(jié)構(gòu)的能帶特性設(shè)計(jì)，建立了周期ABH 梁、條帶、板結(jié)構(gòu)的分析模型，揭示了周期ABH 的帶隙特性；

• 第8 章介紹ABH 在能量回收、健康監(jiān)測(cè)、聲波調(diào)制等其他領(lǐng)域的拓展應(yīng)用，探討未來(lái)的發(fā)展方向。

本書(shū)的研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年科學(xué)基金項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：52022039）、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：11532006）、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：51775267）、國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：52105107）等項(xiàng)目資助支持，在此表示衷心感謝。

本文摘編自《聲學(xué)黑洞及其在減振降噪中的應(yīng)用》（季宏麗等著. 北京: 科學(xué)出版社, 2025. 12）一書(shū)“前言”。有刪減修改，標(biāo)題為編者所加。

ISBN 978-7-03-081232-2

責(zé)任編輯：惠 雪

聲學(xué)黑洞是一種新型的彈性波調(diào)控結(jié)構(gòu)，本書(shū)系統(tǒng)介紹其彈性波調(diào)控原理及其應(yīng)用于工程減振降噪的理論與方法。基于作者近十年的研究成果，結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展，深入闡釋了聲學(xué)黑洞的波操控原理，建立了其結(jié)構(gòu)的建模、分析方法及性能評(píng)價(jià)體系，揭示了聲-振耦合機(jī)制和關(guān)鍵參數(shù)影響規(guī)律，并提出了創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法以提升聲學(xué)黑洞性能。全書(shū)共8 章，遵循從基礎(chǔ)到應(yīng)用的邏輯，內(nèi)容涵蓋聲學(xué)黑洞效應(yīng)的波動(dòng)機(jī)制、梁與板結(jié)構(gòu)中的振動(dòng)特性、聲學(xué)響應(yīng)行為、黑洞式動(dòng)力吸振器設(shè)計(jì)、周期性陣列結(jié)構(gòu)，以及在減振降噪與能量回收等領(lǐng)域的典型應(yīng)用，最后展望其在未來(lái)工程實(shí)踐中的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

本書(shū)聚焦聲學(xué)黑洞結(jié)構(gòu)減振降噪，為相關(guān)工程應(yīng)用提供指導(dǎo)，還可為結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、彈性波調(diào)控及減振降噪領(lǐng)域的科技人員、高年級(jí)本科生和研究生提供參考。

（本文編輯：劉四旦）

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