声学梯度折射结构作为一门新兴的研究领域,受到研究学者的广泛关注。声学梯度折射结构通过改变结构局部几何参数或材料特性参数,操控声波传播轨迹,实现声波全向聚集,在宽频吸声领域具有潜在的优势。本文主要是对梯度折射结构的声学特性及应用展开深入研究,为解决宽频吸声技术难题提供一种新途径。本文基于多重散射理论,建立含有多层周期性分布的散射体声波传播模型,探讨声波在多层散射体中的折射规律,通过理论计算、数值仿真和实验研究验证理论模型的正确性和有效性。研究梯度折射结构的层数、晶格常数等关键参数对梯度折射结构声波聚集效果的影响规律,提出具有声全向聚集特性的梯度折射结构设计方法。基于均质理论,研究声学梯度折射结构的阻抗特性,提出阻抗匹配设计方法,为梯度折射结构的精准设计开发提供参考。基于声学梯度折射结构,提出了一种新型复合吸声体。利用多重散射理论和多孔介质理论模型,建立了阻抗匹配型复合吸声体,计算了复合吸声体在宽频范围内的声反射系数,并通过有限元仿真验证了理论模型的准确性和有效性。对比分析有无梯度折射结构的吸声体声反射系数,证实了含梯度折射结构的新型复合吸声体具有更优异的吸声性能。将梯度折射结构拓展到水下吸声领域,与传统的含渐变空腔结构的水下声学覆盖层结合,利用均质理论及传递矩阵理论建立了新型水下声学覆盖层理论模型。通过理论计算与有限元仿真对比,验证了理论模型的准确性和有效性。本文通过理论计算、数值仿真和实验分析,对梯度折射结构的声学特性及应用展开了深入的研究,为设计一种具有宽频高效吸声性能的复合吸声体提供理论基础,具有重要的学术价值和广阔的应用前景。