近些年来,声学超材料的出现为声功能器件的设计打开了一扇新的大门。通过人为设计,声学超材料可以突破天然材料的限制,获得许多不存在于天然材料中的特殊性能。其中盘绕型声学超材料通过将内部通道卷曲化以获得高折射率,具备丰富的声学特性。而且由于盘绕型声学超材料的结构简单,易于制备。其在声功能器件领域具有非常重要的应用前景。盘绕声学超材料具备的超常传输,高折射率,负等效参数和零等效参数等特性,可以用于声学滤波,声学成像,声隐身等声功能器件的制备。然而,盘绕型声学超材料的超常传输特性存在带宽过窄的问题,极大地限制了其应用价值。研究者们提出的声号筒和阻抗匹配层等结构能够有效拓宽超常传输带宽,但又会出现一个新的问题,即超材料结构尺寸过大,不利于小型化声功能器件的设计。为了在克服盘绕型声学超材料超常传输带宽过窄问题的同时,保证超材料结构的整体尺寸不发生变化,并且实现多种声学功能的集成。本文结合盘绕型声学超材料的结构特点和阻抗匹配理论,设计了一种梯度盘绕声学超材料。并基于有限元软件对梯度盘绕声学超材料的声学特性进行了仿真分析。论文的主要工作内容如下:（1）梯度盘绕声学超材料的设计基于盘绕声学超材料的结构和特殊性能,结合阻抗匹配理论,通过将盘绕声学超材料内部卷曲通道的宽度按梯度分布,在盘绕型声学超材料内部引入梯度阻抗,设计了一种梯度盘绕声学超材料;在COMSOL Multiphysics有限元软件中建立了梯度盘绕声学超材料的有限元仿真模型。（2）梯度盘绕声学超材料的超常传输性能分析基于等效介质理论和阻抗法,推导了梯度比q与梯度盘绕声学超材料声学传输性能的关系;探究了梯度比q影响梯度盘绕声学超材料超常传输特性和等效阻抗的规律;选择了梯度比q的最优值,构建相应尺寸的梯度盘绕声学超材料结构,通过有限元软件仿真实现了宽带超常传输;计算最优梯度盘绕声学超材料的等效阻抗,验证了该宽带超常传输特性是基于完美的等效阻抗匹配实现的。（3）梯度盘绕声学超材料零等效参数性能分析对以正方形晶格紧密排列的梯度盘绕声学超材料的能带结构进行计算,确定了类狄拉克点的频率;计算了梯度盘绕声学超材料的等效参数,验证了梯度盘绕声学超材料在类狄拉克点频率处具备零等效参数;基于梯度盘绕声学超材料在类狄拉克点的零等效参数特性,分别实现了对规则障碍物和不规则障碍物的声隐身;实现了柱面波以及紊乱声波的波前整形;实现了声波的90°和180°直角传输,以及任意弯曲传输的声通道功能。（4）梯度盘绕声学超材料的声增强性能分析计算了梯度盘绕声学超材料单胞的等效参数,确定了其负等效体积模量所对应的频率范围;基于负等效体积模量频率范围内,声能量集中于超材料中心的特性,实现了梯度盘绕声学超材料单胞的声增强效应;基于声学超材料的缺陷态理论,构造了梯度盘绕声学超材料的线缺陷和点缺陷结构;计算了完美梯度盘绕声学超材料超胞和缺陷梯度盘绕声学超材料超胞的能带和声增强系数,实现了梯度盘绕声学超材料超胞的声增强效应。本文设计的梯度盘绕声学超材料在实现了宽带超常传输的同时,结构整体尺未发生变化。此外,基于梯度盘绕声学超材料还实现了声隐身、波前整形、声通道和声增强多种声功能。该梯度盘绕声学超材料可用于宽带带通滤波器、声波方向调控、声信号放大等声功能器件的开发,为小型化和集成化的多功能声学器件的设计提供一条新的思路。