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Estudo comparativo de alguns Métodos de cálculo de trajetórias acústicas submarinas
| datacite.subject.fos | Assuntos Militares Navais | pt_PT |
| dc.contributor.advisor | Gatta, Mário | |
| dc.contributor.advisor | Moreira, Miguel Bento | |
| dc.contributor.author | Caquarta, Moisés Mueletunda Aleixo | |
| dc.date.accessioned | 2024-01-17T11:48:26Z | |
| dc.date.available | 2024-01-17T11:48:26Z | |
| dc.date.issued | 2023-09 | |
| dc.date.submitted | 2023-08 | |
| dc.description.abstract | As técnicas de cálculos de trajetórias de raios acústicos têm sido aperfeiçoadas, com objetivo de aproximar-se cada vez mais de resultados que satisfaçam os interesses para os quais são aplicadas. Na acústica submarina, o domínio destas técnicas é de suma importância, por contribuírem para a descoberta, estudo e preservação dos recursos existentes no oceano. No âmbito da Defesa, essas técnicas podem ser um elemento preponderante para a guerra antissubmarina. A presente dissertação centrou-se na relação e síntese de alguns métodos de cálculo de trajetórias acústicas submarinas e na sua aplicação perto de fontes hidrotermais por possuírem um grande gradiente de temperatura e por tanto relativamente grandes variações de velocidade do som em pequenas distâncias, permitindo uma melhor visualização do encurvamento dos raios acústicos. Com base em estudos anteriores, formulamos e relacionamos modelos de equações bidimensionais e tridimensionais utilizando dois métodos distintos: o método do tempo mínimo de Fermat e o método das linhas geodésicas. Conforme era expectável, observou-se que, para velocidades do fluido estacionários, ambos os métodos conduzem às mesmas equações diferenciais, uma correspondência que teoricamente se antevia. Para validar as equações formuladas, foram realizadas simulações computacionais utilizando as linguagens de programação MATLAB e Python. Considerando diferentes perfis de velocidade, emitimos raios a partir de certas posições e ângulos de emissão próximos a uma região com características idênticas a uma fonte hidrotermal, permitindo assim demonstrar a confiabilidade dos modelos formulados na prática. Após provar a confiabilidade das equações formuladas, introduziu-se um elemento essencial que evidencia a vantagem de um método em relação ao outro: a formulação de um modelo que considera a corrente do fluido. Usando o formalismo das linhas geodésicas, formulou-se o mesmo. Dado o movimento de fluidos que surgem nas chaminés das fontes hidrotermais, formulamos um modelo supondo um campo de velocidade do fluido ⃗v(vx; vy; vz) atuando somente na direção vz. Isso resultou em outras equações diferenciais que foram igualmente simuladas e cujos resultados foram igualmente discutidos. | pt_PT |
| dc.description.abstract | Acoustic ray trajectory calculation techniques have been refined with the aim of increasingly approximating results that meet the intended applications. In underwater acoustics, mastering these techniques is paramount, as they contribute to the discovery, study, and preservation of oceanic resources. Within the realm of Defense, these techniques can be a predominant element for anti-submarine warfare. This dissertation focused on the relationship and synthesis of various methods for calculating underwater acoustic trajectories and their application near hydrothermal sources due to their significant temperature gradient and, consequently, relatively large variations in sound speed over short distances, allowing for a clearer visualization of the bending of acoustic rays. Building on prior research, we formulated and related two-dimensional and three-dimensional equation models using two distinct methods: Fermat’s minimum time method and the geodesic lines method. As anticipated, it was observed that for stationary fluid velocities, both methods lead to the same differential equations, a correspondence that is theoretically foreseen. To validate the formulated equations, computational simulations were conducted using the MATLAB and Python programming languages. Considering different velocity profiles, rays were emitted from specific positions and launch angles near a region with characteristics identical to a hydrothermal source, thereby demonstrating the reliability of the formulated models in practice. After establishing the reliability of the formulated equations, an essential element was introduced that highlights the advantage of one method over the other: the formulation of a model that considers fluid current. Using the formalism of geodesic lines, the same was formulated. Given the fluid movements that arise in the chimneys of hydrothermal sources, we formulated a model assuming a fluid velocity field ⃗v(vx; vy; vz) acting only in the vz direction. This resulted in other differential equations that were also simulated, and the results were subsequently discussed. | pt_PT |
| dc.identifier.tid | 203433114 | pt_PT |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10400.26/49025 | |
| dc.language.iso | por | pt_PT |
| dc.subject | Acústica | pt_PT |
| dc.subject | Geodésica | pt_PT |
| dc.subject | Raio | pt_PT |
| dc.subject | Tensor métrico acústico | pt_PT |
| dc.title | Estudo comparativo de alguns Métodos de cálculo de trajetórias acústicas submarinas | pt_PT |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| rcaap.rights | openAccess | pt_PT |
| rcaap.type | masterThesis | pt_PT |
| thesis.degree.grantor | Escola Naval | |
| thesis.degree.name | Mestrado em Ciências Militares Navais, na especialidade de Engenharia Naval Ramo de Armas e Eletrónica | pt_PT |
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