随着水声学技术的快速发展,声呐作用距离和定向精度不断提高,对水下航行体的反探测和声隐身能力提出了更高的要求。消声瓦由于其在中高频段的良好吸声性能,能有效降低水下航行体的目标强度,在水下声对抗技术中得到了广泛的应用。但随着声呐探测频率不断往低频发展,传统的吸声材料要满足对低频声波的吸声效果所需尺寸较大,不仅会增加航行体的重量还会影响其它性能。因此,研究新型的水下低频隐身技术选题具有前沿性,且有着十分重要的理论价值和工程实用价值。声学超材料的出现为低频声波的控制提供了新的思路,声学超材料由具有亚波长尺度的声学结构单元经过有序排列构成,其特有的“亚波长”结构单元能有效对低频声波传输过程进行控制。随着声学广义斯奈尔定律的提出,出现一种控制波前相位的声波调控方法,还未见该方法在水下声隐身方面的应用。本文基于该类声学超材料,对水下目标低频散射特性进行研究。本文首先应用类亥姆赫兹共振腔结构形成具有相位突变的亚波长单元,建立超材料相位调控计算模型,实现超材料单元相位调控的数值模拟。通过单元几何尺寸设计,使其对入射声波具有0~2π范围的反射相位,将不同反射相位的结构单元按一定规律或随机分布在平板上构成声学超材料平板,研究相位分布对超材料平板水下声散射强度的影响。然后,通过边界元法仿真计算超材料平板的水下散射声场,并与刚性平板进行对比,验证了具有相位梯度的超材料平板能够在1.5kHz~3.2kHz之内的频率明显降低目标强度和后向声散射强度。不同的相位分布形式对散射声波具有不同的控制,单向相位梯度的超材料平板对后向散射具有声偏转作用,多向相位梯度超材料平板将散射声能量转移到其他角度,有效降低后向声散射强度。在超材料平板的基础上,研究了相位分布对超材料曲板声散射强度的影响。仿真结果显示,相位的梯度分布对曲板声散射强度的控制效果与超材料平板一致。最后,在消声水池中用直接法测量了设计的超材料平板水下目标强度,试验结果表明,在15kHz~35kHz声学超材料平板的目标强度比普通平板降低7~11dB,证实了具有相位梯度的超材料平板能有效降低其水下声散射强度。