Estudo e modelagem numérica de um transdutor Tonpilz
Estudo e modelagem numérica de um transdutor Tonpilz
<ygor.fernandes@arapiraca.ufal.br>
Os transdutores Tonpilz possuem características das quais proporcionam um ótimo desempenho mesmo estando operando em frequências relativamente baixas, e proporcionando uma potência consideravelmente alta. Os transdutores Tonpilz tem grande relevância por seu desempenho superior em aplicações de comunicação e detecção de alvos subaquáticos. Vários esquemas de design para ampliar sua eficiência tem sido realizado, todavia, esses estudos resultam em estruturas complexas ou arranjo de componentes adicionais, os quais não vale o custo, mesmo com os benefícios que eles trazem. Tendo isso em vista, o nosso trabalho se concentra em melhorar o desempenho do transdutor Tonpilz, entretanto, com o intuito de permanecer o seu design e em contra partida testar outros materiais com um custo mais acessível. A ideia deste trabalho é realizar uma comparação do transdutor simulado, através do Método de Elementos Finitos (MEF) por meio do software COMSOL Multiphisics, com um transdutor já construído, onde tiramos todas as medidas deste transdutor para que a simulação fosse realizada. Após isso, comparamos os resultados e a diferença foi menor que 6%, consideramos que esta diferença está dentro da margem de erro quando comparamos o simulado com o construído. Feita a validação realizamos as simulações com três materiais diferentes na massa superior, e assim analisamos qual massa obteve um melhor desempenho nas mesmas condições do transdutor de referência que possui uma massa superior em latão.
The Tonpilz transducers have characteristics which provide a great performance even when operating at relatively low frequencies, and providing a considerably high power. Tonpilz transducers are highly relevant for their superior performance in underwater target detection and communication applications. Several design schemes to increase their efficiency have been carried out, however, these studies result in complex structures or arrangement of additional components, which are not worth the cost, even with the benefits they bring. With that in mind, our work is focused on improving the performance of the Tonpilz transducer, however, with the intention of maintaining its design and, in contrast, testing other materials with a more affordable cost. The idea of this work is to carry out a comparison of the simulated transducer, through the Finite Element Method (FEM) through the COMSOL Multiphisics software, with a transducer already built, where we took all the measurements of this transducer so that the simulation could be carried out. After that, we compared the results and the difference was less than 6%, we consider that this difference is within the margin of error when comparing the simulated with the constructed one. After validation, we carried out the simulations with three different materials in the upper mass, and thus we analyzed which mass had the best performance under the same conditions as the reference transducer, which has a greater mass in brass.
Dr. Leão Neto, José Pereira.
Física acústica.
Resultados - Comparação e validação.
Simulações .