作为目前声学研究中的一个热点课题,声学超表面结合了相控阵列的波场控制原理与声学超材料基于亚波长结构的声波操控特性,可以用极薄的结构实现声波的任意调控、聚焦成像、高效表面波耦合等控制效果。声学超表面的研究突破了传统声学领域的一些重要概念,为人们更好地认识声子理论、自由调控声波提供了崭新的思路和方法。作为一个新兴概念,如何将声学超表面的理论应用于工程实际的研究还有待开展。基于亥姆霍兹共振器的管路消声研究是减振降噪领域的重要工程问题,如何以更小的体积实现较低频段声波的控制是进一步提高亥姆霍兹消声器性能的瓶颈问题。我们需要考虑在不增大结构体积的条件下提高共振器的等效声质量和声顺,以降低亥姆霍兹共振器的共振频率。针对这一问题,本文设想将声学超表面引入亥姆霍兹消声器的设计中,给出了一种在不增大共振腔体积的条件下显著降低消声器隔声频段的设计方案,并系统地讨论了基于声学超表面调节消声器隔声频段的影响因素、规律及机理。主要研究内容和结论如下:1.根据广义斯涅尔定理讨论了声学超表面的材料参数分布规律,以及入射角、相位梯度、超表面离散化尺寸对超表面声波偏转角度的影响规律。基于理论模型和有限元仿真模型,对声学超表面的声波控制特性进行了验证。2.基于亚波长亥姆霍兹共振腔阵列的声学超材料,利用能带结构分析得到其等效参数,设计了空气声声学超表面结构。在低于1000Hz左右的低频范围内得到了良好的声波偏转控制效果。分析了在等效声速远低于介质声速的条件下,该声学超表面的阻抗失配对声场控制效果的影响。类比透射型声学超表面理论,给出了反射型声学超表面的设计方案。3.设计了附加声学超表面的亥姆霍兹消声器,研究了超表面的相位梯度对亥姆霍兹共振腔的隔声峰频率的影响规律,得到了相关的解析公式。由结论给出了实现隔声量峰值最佳的声学超表面设计参数。仿真结果显示,附加超表面消声器的工作频率相比未加超表面下降了60%,而其最大隔声量保持不变。