本文设计了一种新型的二维声子晶体结构，采用有限元法和等效模型法进行了深入研究，发现该结构具有良好的低频吸声性能。通过理论推导和仿真计算发现，在21 mm的晶格常数条件下，该结构在0~800 Hz具有完整的四条带隙。第一带隙下限低至40.28 Hz，且具有约为93 Hz的带宽，计算其传声损失后，发现其在低频域内具有良好的隔声效果，最大隔声量可达87.31 dB。对该结构的多个振动模态分析，建立相应的等效模型，并基于等效模型探究了不同因素对带隙频段造成的影响，总结出该新型二维声子晶体的一般性规律。研究结果表明，增大散射体密度和减小基体密度可以增加带宽，增大填充率和对散射体适当进行开孔处理可以改善带隙特性。该研究对于解决低频噪声控制问题具有一定参考意义和工程应用价值。

本文针对低频噪声的控制问题, 设计了一种腔体结构可调的Helmholtz型声子晶体, 该结构内腔由一活动伸缩螺杆连接的隔板分为上下两腔, 并采用弓字形开口通道设计。采用有限元法对该结构的带隙特性与隔声特性进行了分析, 并通过“声力类比”的方法构建了该结构在带隙起始频率与截止频率处的等效模型。研究表明, 该结构在500 Hz以下频段内具有6条带隙, 最低带隙频率可达31.34 Hz, 且在每条带隙频段内都表现出了良好的隔声性能, 最大隔声量可达111.95 dB。最后, 通过调整伸缩螺杆, 改变腔体结构布局, 可将多条共振带隙相连, 不仅可以构成一个较宽的带隙, 而且可以达到调节隔声频段的目的。该设计为改善Helmholtz型声子晶体的隔声性能提供了新的设计思路。

为了解决飞机舱室中的低频噪声问题，本文设计了一种双迷宫型通道的Helmholtz周期结构。迷宫型开口通道的设计能够大大增加Helmholtz腔开口通道的长度，有效降低低频带隙下限，双通道的设计能够增加声子晶体局域共振的区域，可以增加低频带隙数目。本文采用有限元法(FEM)得到了该结构在0~500 Hz频率范围内的能带结构及隔声特性，经过深入研究发现，该Helmholtz 周期结构在0~500 Hz范围内存在多个低频带隙，且在低频范围内表现出较好的隔声特性。为了揭示其带隙产生机理，本文通过声-电类比方法建立了该结构的等效电路模型，并通过有限元法和等效电路模型，对低频带隙影响因素进行了详细分析。结果表明，增加开口通道的长度能够降低带隙起始频率，较小的晶格常数有利于拓宽带隙宽度。本文的研究进一步探索了声子晶体结构设计对带隙的影响，为解决飞机舱室的低频降噪问题提供了新方法。

提出了一种局域共振单元复合声子晶体板结构, 并结合有限元对晶体板结构的带隙特性、隔声性能进行了分析.结果表明, 共振带隙的产生是由共振单元与板中传播的弹性波相互耦合造成的, 耦合强度直接影响共振频率和带隙宽度, 隔声效果与薄膜的厚度直接相关.通过改变薄膜的厚度可以将隔声效果调节到满足机舱飞行员正常驾驶的要求.该结构在200 dB以下具有良好的隔振效果, 最大隔声量达到150 dB.该研究为获得良好的隔声效果提供了理论支持, 在航空发动机减振降噪方面具有潜在的应用前景.

针对标准粒子群优化(PSO)算法容易陷入局部最优的缺点，提出了一种基于标准PSO算法的新算法。该算法通过引入新的更新函数和精英选择策略，可在保持较高收敛速度的同时，降低陷入局部最优的可能性。与标准PSO算法相比较，不仅扩大了搜索空间，并且复杂度也不高。研究结果证明该算法更容易引导，而且具有更高效的全局搜索能力，展示了较高的效率和鲁棒性。将该算法用于解决机器人路径规划问题并进行了仿真实验，结果显示，与传统的方法相比，新算法在机器人路径规划问题上能获得更加准确的路径，而且计算时间可以缩短15%， 比其他算法更有效。