Desenvolvimento de algoritmo para previsão 2D e 3D de propagação submarina de raios acústicos com reflexões

• Autor(a) principal: Gonçalves, João Pedro Duarte
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.26/42103
• topic: Acústica Submarina; Ambiente Oceânico Real; Modelação Acústica; Reflexão; Domínio/Área Científica::Ciências Sociais::Outras Ciências Sociais

O objetivo deste trabalho é construir dois programas de acústica submarina em 2D e 3D, capazes de prever a propagação do som num ambiente oceânico real. Os modelos de propagação utilizados são modelos acústicos paramétricos de ray tracing baseados no princípio do tempo mínimo de Fermat e são compostos por sistemas de equações algébrico-diferenciais. Estes sistemas de equações que modelam as trajetórias acústicas são estabelecidos através das equações de Euler-Lagrange. Para estudar, prever e simular a propagação de raios acústicos num ambiente oceânico real, é importante ter dados reais sobre a batimetria e a climatologia. Para isso, utilizou-se três bases de dados diferentes que nos fornecem esse tipo de informação. As bases de dados são a GEBCO, a WOD18 e a TEOS-10. A base de dados GEBCO permite caracterizar a batimetria oceânica em quase todo o mundo e neste trabalho utilizou-se a versão mais recente desta base de dados relativamente à área envolvente a Portugal Continental. A WOD18 é uma base de dados que contém vários tipos de dados com interesse oceanográfico. Para calcular a velocidade de propagação do som, usou-se os valores de salinidade e temperatura desta base de dados. A TEOS-10 é uma biblioteca de software que contém diversas funções que permitem modelar várias variáveis oceanográficas, e, neste caso, utilizou-se para calcular a velocidade de som à medida que o raio acústico se propagava no meio. Posto isto, foram desenvolvidos dois programas com a capacidade de estudar a propagação de raios acústicos em um ambiente oceânico real. Os nomes dos programas são REOART 2D e REOART 3D (Real Environment Ocean-Acoustic Ray Tracing). Estes programas usam as bases de dados mencionadas para retirar informação sobre a batimetria e climatologia dos oceanos para calcular as trajetórias dos raios acústicos em um ambiente oceânico real. Ambos os programas foram submetidos a vários testes e os resultados foram credíveis e fiáveis. Não só as trajetórias são credíveis, mas também as reflexões na superfície e no fundo do oceano satisfazem a lei de Snell. Dada a singularidade de calcular a velocidade do som ao longo da trajetória do raio acústico, estes programas não podiam ser comparados com outros modelos de propagação devido à diferença entre os valores para velocidade do som