在COMSOL中,可以用 固体力学 或 压力声学 模块仿真声子晶体。
首先以一维声子晶体为例:
如上图,模型左右两部分是不同的材料,并且在左右方向具有周期排列特征。
在物理场中设置周期性边界条件:
在周期边界上设置一致的网格点,以提高数值稳定性:
仿真得到的一维声子晶体能带图:
对于实际的准周期性模型,可以计算透射谱,以验证声子晶体能带中存在的禁带现象:
上图可以明显看到频率对透射率的影响。特定的频率下,声波很难从一端传播到另一端,就是对应的能带图中所谓的禁带。
对于二维、三维模型,需要根据对称性,建立合适的周期性模型及添加合适的周期性边界条件。一些二维、三维结构的布里渊区:
二维声子晶体能带:
三维FCC声子晶体能带,以及这里选取的周期性结构:
得到的声子能带图:
也可以按实际路径长度,设定高对称点分割,以便后续添加高对称点标记:
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