超共振：突破共振模态的带宽极限及其在流动控制中的应用

我们报告了超共振的发现——一种共振行为的新范式，其中模态的异相响应在经典带宽之外持续存在。该效应源自一种卷曲声子结构，由局部共振弹性超材料构成，并设计为支持多条内部能量通路。这些通路汇聚于单一结构位置，实现了扩展的模态主导性，并显著拓宽了共振相位得以维持的频率范围。我们通过直接数值模拟展示了该机制在流动不稳定性控制中的意义，当前方法本质上受限于传统共振的特征性窄谱带宽。使用一种超共振声子亚表面结构与通道流界面，我们展示了在比等效非卷曲结构中标准共振所能达到的频率范围宽五倍以上的范围内，对四种不稳定流动扰动的同时被动抑制。通过实现宽带、被动地控制流动不稳定性，超共振克服了层流控制策略中的长期局限。更广泛地说，它引入了一种强大的相位工程波-物质相互作用新工具。在宽光谱范围内保持异相模态响应的能力，在共振物理学中建立了基础性进展，对抑制完全发展的湍流等具有深远影响。