石墨烯具有优异的光学、电学、力学和热学特性,这使得全球各行各业掀起石墨烯应用的研究热潮。石墨烯的热声效应使其成为制作热声扬声器的理想材料,本文在国家自然基金面上项目（基于石墨烯薄膜的新型声学器件热-振致声机理研究,编号:51875374）的资助下,以多层石墨烯薄膜为研究对象,建立三维传热模型和声扩散模型,进行薄膜的热学和声学计算,同时进行了实验测试和对比分析,最后对石墨烯薄膜阵列的声压分布进行了计算和测试。本文主要的研究内容和结论如下:（1）建立石墨烯薄膜的三维传热模型,计算出石墨烯薄膜的温度振荡、瞬态温升和稳态温度分布,并进行了实验验证。研究表明:温度振荡的频率是电流频率的两倍,解释了输出声压频率是输入电流频率两倍的现象。在其他条件相同的情况下,薄膜的面积越大,稳态温度越小。石墨烯薄膜表面的稳态温度分布并不均匀,在薄膜的中央温度最高,向四周递减。（2）建立石墨烯薄膜的三维声扩散模型,将薄膜的温度振荡作为边界条件,计算出石墨烯薄膜输出声压的空间分布,并进行石墨烯薄膜的声压测试,测试结果与计算结果趋势一致,验证了理论模型的正确性,探究了石墨烯薄膜输出声压的影响因素。研究表明:石墨烯薄膜的声压分布基本满足近场为平面波,远场为球面波的假设。石墨烯薄膜的声压级随频率的升高而增加,声压与测距成反比而与输入电功率成正比。输出声压与基底的恒压热容、密度、导热系数和气体的恒压热容成负相关,而与气体的密度和导热系数成正相关。三维数值解比近似解析解更接近实验值,可计算出声压的空间分布。（3）在研究单个石墨烯薄膜发声的基础上,建立石墨烯薄膜阵列的声扩散模型,计算了声压分布,并进行了实验测试,验证理论模型的有效性,最后探究了薄膜阵列声压分布的影响因素。研究表明:石墨烯薄膜阵列声压分布在近场时受自身尺寸影响较大,数值解比近似解析解更接近实验值,但随着测距变大,近似解析解与实验值的偏差逐步减小。石墨烯薄膜阵列的声压与测距成反比,频率越大声压分布越复杂。薄膜间距与波数的乘积越大,声场越复杂,旁瓣越多。