近年来,关于如何实现对电磁场和声场的操控是科学研究的热门领域之一。其中,利用变换声学以及零折射率材料来操控声场的更是科学家们关注的重点。基于变换声学方法,我们可以在理论上给出介质有效参数的解析表达式,并设计出相应的器件,因此这种变换的思想在操控声波场方面具有强大的功能。而零折射率材料由于其独特的材料参数值,使得其同样具有很奇特的性质,以此来实现对声场操控。虽然常规材料通常很难满足设计的要求,但辅佐以人工超构材料,操控声场是完全可以实现的。基于变换声学和零折射率材料设计的器件来实现声波隐身、声波拐弯等现象有着广泛的应用前景,对基础建设、国防和民生都可以做出突出的贡献。本文基于变换声学、声学零折射率材料,利用有效介质理论方法以及有限元分析的方法对声波隐身、声波黑洞、声波拐弯传播等现象进行了理论研究和相应器件的设计,并在实验上观测到了基于声子晶体基零折射率材料实现的声波隐身、声波拐弯传播现象,主要工作如下：1、研究了两种不同声波隐身的方案——圆柱壳层声波隐身和声波地毯隐身,计算出了两种隐身方案的介质参数。通过分析声波波动方程,对其进行坐标变换,发现流体声波动方程形式具有变换不变性,因此只需重新定义煤质的有效参数(有效质量密度和有效体积弹性模量)。通过COMSOL Multiphysics有限元软件模拟,证实了通过设定材料参数可以分别实现两种方案的声波隐身现象。2、通过类比电磁波领域的光波黑洞,研究了具有高效吸声效率的声波黑洞。当声波入射到声波黑洞壳层,会被引导进入内部的吸收芯层,从而大大地提高了声波的吸收效率。同时,我们设计了一个二维人工结构来实现这样的效果。借助于有效介质理论,我们成功在水中设计了一个可以实现宽频、全角度高效吸声的人工声波黑洞,其最高的吸收率可以达到98.6%。此外,由于设计的人工结构不依赖于共振,确保了它能够在很宽的频率带宽下工作。3、从理论上提出了一种声子晶体基零折射率材料。设计的声子晶体占空比为0.79,由方钢柱子按正方点阵排列而成。分析声子晶体的色散关系发现,在频率大约为f=0.5443c/a附近处,能带结构图中的第二能带是一条很平的能带。平能带的产生是由于声子晶体中零级FP共振而导致,而且FP共振会导致有效质量密度及有效体弹性模量均为负值。当频率略高于FP共振频率时,有效质量密度以及有效体弹性模量的倒数都将非常接近于零,从而整个声子晶体表现出零折射率。4、从实验上研究了声波在声子晶体基零折射率材料中传播特性。由于声子晶体具有零折射率,因此声波传播时相位不会发生任何变化,这也使得声子晶体基零折射率材料具有很多奇特的传播效应。通过理论模拟以及实验,我们详尽地展示了由其带来的声波隐身现象、声波拐弯传播现象。5、研究了声子晶体基零折射率材料中的慢声现象。由于声子晶体中平能带的存在,这意味着此时相速度的值很大,而群速度的值很小,因此会产生慢声现象。通过声脉冲实验,我们成功观测到了慢声现象,其声速大约为空气声速的0.158倍。