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Título:
Simulación de propagación de ondas sonoras con aplicaciones en acústica subacuática
Autor:
Veloso Alarcón, Mario Enrique
Profesor Patrocinante:
Santamarina Viapania, Jorge
Grado a Optar:
Ingeniero Acústico - Licenciado en Acústica
Materia:
propagación de ondas sonoras - mar - simulación por computadores; refracción del sonido
Universidad:
Universidad Austral de Chile
Facultad:
Facultad de Ciencias de la Ingeniería
Escuela:
Escuela de Ingeniería Acústica
Año de Aceptación:
2007
Resumen:
La propagación del sonido en el océano es una herramienta de gran utilidad a la hora de extraer información en forma remota desde el interior, fondo y superficie del mar. Existe una gran variedad de dispositivos que utilizan el principio acústico para extraer información desde el océano. Dichos equipos se denominan “sistemas de SONAR” (Sound Navigation And Ranging) y son desarrollados para distintas finalidades (detección de objetos bajo el agua, pesca, batimetría, morfología del fondo marino, perfiles de subsuelo marino, etc.). Para el desarrollo de dispositivos acústicos de percepción remota, es fundamental conocer en forma detallada las propiedades físicas que gobiernan el comportamiento del sonido en el medio a través del cual se propaga. Estas propiedades, sumadas a un modelo matemático capaz de describir el fenómeno de propagación de ondas (ecuación de onda), permiten pronosticar el comportamiento del sonido en el medio. Uno de los métodos de aproximación numérica utilizados para la simulación de distintos fenómenos físicos es el método de diferencias finitas (MDF). Este método consiste en una aproximación de las derivadas parciales por expresiones algebraicas, a través del cual los valores de la variable dependiente son asignados a un número limitado de puntos. Para la representación de la propagación de ondas, el método entrega una aproximación en forma discreta de la ecuación de onda. Dicha aproximación a su vez, permite realizar simulaciones computacionales del fenómeno de propagación de ondas en un determinado medio, entregando de esta forma datos numéricos del campo sonoro a distintos instantes de tiempo. En el presente trabajo se exponen distintas simulaciones de los campos sonoros emitidos por fuentes puntuales y arreglos lineales a partir del MDF en medio homogéneo y estratificado. Esto fue desarrollado con el fin de representar un modelo realista del fenómeno de propagación de ondas en medio marino y así contribuir al desarrollo de equipamiento acústico subacuático.
Abstract:
The sound propagation in the ocean is a very useful tool when data is acquired from the bottom, inside and the surface of the sea in remote way. It exists a wide variety of equipments which use the acoustic principles to extract information from the ocean. These systems are called “SONAR systems” (Sound Navigation And Ranging) and they are developed for different purposes such as underwater object detection, fishing, bathymetry, sea bottom morphology, sea sub-bottom profiles, among others. In designing acoustic devices for remote sensing, it is fundamental to know in a detailed manner the physical properties that govern the sound behaviour in the propagation medium. These properties plus a mathematical model that is able to describe the wave propagation phenomena (wave equation), allow to predict the sound behaviour in the media. One of the numerical approaches used for simulating different physical phenomena is the finite difference method (FDM). This method consists in an approximation of partial derivatives by algebraic expressions, through which the values of the dependent variable are assigned to a limited number of points. For the representation of the wave propagation, the method gives a discretized approximation of the wave equation. Thereby this approximation allows to carry out simulations of the wave propagation phenomena in a given media, resulting in numerical data from the sound field at different times. Some FDM simulations of sound fields radiated by point sources and linear arrays, in homogeneous and stratified media are presented in this study. This has been developed to represent a realistic wave propagation model phenomena in marine media in order to contribute to the development of underwater acoustic equipment.
Palabras Clave:
propagación de ondas sonoras - mar - simulación por computadores; refracción del sonido
Editor:
Universidad Austral de Chile - Sistema de Bibliotecas - Programa Cybertesis
Formato:
text/pdf
Idioma:
es
Copyright:
Veloso Alarcón, Mario Enrique
Dirección Electrónica:
http://cybertesis.uach.cl/tesis/uach/2007/bmfciv344s/doc/bmfciv344s.pdf