Comparação da resposta acústica e fluido-estrutural de um pistão subaquático utilizando métodos analíticos e o método dos elementos finitos

Abstract

A propagação acústica é um fenômeno de grande interesse nos dias atuais. Desde acústica de grandes espaços como anfiteatros ou cinemas, até sonares ou mapeamento sísmico, tudo passa pela acústica. Os métodos de cálculo para este fenômeno ainda carecem de estudos para serem usados em sua plena capacidade. É nesse cenário que uma comparação entre métodos de cálculo de resposta acústica se faz necessária. Este trabalho tem como foco calcular a resposta acústica de um pistão acústico subaquático de quatro formas independentes. Dois modelos analíticos são formados, um resolvendo a problemática para um modelo de fluido, de acordo com as equações de Navier-Stokes, enquanto o outro usa a formulação ondulatória, a partir da equação de Helmholtz. Além destes, dois modelos correspondentes são montados, a partir do método de elementos finitos. Um destes se usa de formulação de interação fluido-estrutura (Fluid-Structure Interation – FSI), enquanto o outro faz uma análise acústica, a partir da equação de Helmholtz. Uma comparação entre os modelos é feita, variando parâmetros como distância, tempo e frequência.