噪声污染已经成为环境污染的重要来源,低频噪声由于其穿透能力强,衰减慢等原因,成为噪声控制的一大难题。传统的复合板,岩棉等声学材料受质量密度定律限制,只能通过增加材料体积来实现对低频噪声的有效控制,因此针对空间有限的结构,传统声学材料很难满足实际工程需求。近些年提出的声学超材料在小尺寸结构下具有低频吸隔声效果,可以实现亚波长吸隔声,为低频噪声控制问题提供新途径。本文将自相似分形理论应用于盘绕型通道设计,基于微穿孔板与盘绕型结构,设计了一种新型的盘绕型声学超材料。声波在所设计的超材料中具有比空气更低的等效声速,折射率更高,可以产生多阶共振模态现象,论文主要研究内容如下:本文基于声学Mie共振机理,盘绕型声学超材料理论,并将自相似分形理论应用于卷绕通道的设计理念之中,获得了一种新型的盘绕型声学超材料,应用有限元分析方法和实验验证方法,对所设计的声学超材料的吸声性能进行分析。本文分析了所设计的声学超材料的吸声机理,并进一步分析了自相似分形阶数,卷绕通道宽度和厚度,卷绕通道层层数,穿孔板开孔形式对所设计的自相似分形声学超材料吸声性能的影响。并且针对超材料的吸声机理进行研究,详细分析了热粘性耗散、声学Mie共振对超材料吸声性能的意义和影响,改变所设计的超材料穿孔板的穿孔方式,验证其对超材料吸声性能的影响,进一步加强所设计的声学超材料的吸声性能。最后本文通过3D打印技术和多种制备方式制备3种超材料模型结构,并优化超材料模型结构制备方式,然后对设计的超材料结构吸声性能进行实验研究。本文所设计的声学超材料具有比背景介质更低的声速,折射率更高,可以产生多阶共振模态效应,在低频仍拥有良好的吸声效果,为超低频噪声控制提供了一种手段,为后续的低频噪声控制研究提供了一种新方向。