高声强冲击波生物损伤及防护的研究

Basis on the theory of aerodynamics, the shock wave generator with high sound intensity is developed. Propagation of shock wave its controlling methods are studied theoretically and experimentally. Evaluating the injury severity of shock wave in qualitative from the established physical model. . According to local resonance theory, adopt the multi physics simulation software to develop the protective structure of acoustic, which includes different resonance frequency Helmholtz resonator.. Taking rats for research, quantitative analyze the function of hearing and balance in the morphology and function damage under the different shock wave, compared with the damage of hearing and balance in the same experimental parameters with protection. Comprehensively evaluate the regulated effectiveness of the shock attenuation wave with protection structure, so that offer the reference to develop the protective equipment for the war in the future.

以冲击波气体动力学理论为基础，研制参数"可控"的高声强冲击波发生系统，从理论和实验上开展冲击波传播规律及其调控方法的研究，建立物理模型，定量评估冲击波对目标的损伤程度。. 根据局域共振理论，采用多物理场仿真，研制基于负体弹模量的冲击波的损伤防护结构。. 以大鼠为研究对象，定量分析其在不同强度冲击波作用下的位听功能在形态学和功能作用的损伤状况，并与防护条件下同等实验参数对其位听功能损伤程度进行对比，综合评价防护结构的对冲击波衰减的调控效果，以期为进一步研制战场个人防护器材提供参考依据。

本项目以冲击波气体动力学理论为基础，采用理论计算和数值仿真的方法，研究了冲击波的相关特性，建立了激波管冲击波声源模型，开展了冲击波在激波管管内和管外的传播规律研究；研制了物理参数可调控的冲击波声源，使其在薄膜破裂处可发射出接近或超过190dB的冲击波，为进行生物冲击波实验提供必要的手段和方法；开展了冲击波在声学超材料中的传播衰减特性研究，分析声学超材料对冲击波生物损伤防护的性能，设计了峰值吸声系数0.88，吸声带宽5650Hz的宽频吸声结构，带宽覆盖冲击波频带范围，满足冲击波防护使用要求；同时，为测量冲击波产生时的最高声压级，比较样机在不同压力下产生的冲击波最高声压级的变化，并验证各压力阶段产生冲击波的稳定性，分别开展了系统可调控性测试及冲击波传播衰减实验；最后，开展了冲击波生物损伤防护相关动物实验，为进一步研制战场个人防护器材提供参考依据。本项目设计完成了高声强冲击波发生系统样机1套，发表相关论文6篇，授权发明专利1项，实用新型专利2项，获得软件著作权1项。