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Topology optimization for hyperbolic acoustic metamaterials using a high-frequency homogenization method

机译：双曲声超材料的高频均匀化拓扑优化

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In this paper, we propose a level set-based topology optimization method for the design of hyperbolic acoustic metamaterials using a high-frequency homogenization method. To estimate the properties of acoustic metamaterials, we first introduce the high-frequency homogenization method proposed in previous work, through which the macroscopic wave behavior of periodic structures can be obtained even if the wavelength of impinging acoustic waves is comparable to the size of the unit cell. We propose a new level set-based topology optimization method based on the high-frequency homogenization method that can provide unit cell designs that exhibit hyperbolic dispersion. We compute the topological derivatives using an equation that expresses the relationship between the topological and shape derivatives. Numerical examples are provided to confirm the utility of the newly proposed optimization method. The obtained optimized unit cell designs, configurations of air and aluminum, exhibit hyperbolic dispersion by exploiting resonances induced in the unit cell. (C) 2018 Elsevier B.V. All rights reserved.
机译：在本文中，我们提出了一种基于水平集的拓扑优化方法，用于使用高频均化方法设计双曲声超材料。为了估算声超材料的特性，我们首先介绍了先前工作中提出的高频均化方法，通过该方法，即使撞击声波的波长与单元的大小相当，也可以获得周期结构的宏观波行为。细胞。我们提出了一种基于高频均化方法的，基于水平集的新拓扑优化方法，该方法可以提供具有双曲线分散性的晶胞设计。我们使用表示拓扑和形状导数之间关系的方程来计算拓扑导数。提供了数值示例，以确认新提出的优化方法的实用性。通过利用在单元电池中引起的共振，获得的优化的单元电池设计，空气和铝的构造表现出双曲线分散。 （C）2018 Elsevier B.V.保留所有权利。

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