تأثیر خواص مکانیکی مواد دارای تطبیق امپدانس با محیط زیر آب بر ضریب جذب صوت با روش المان محدود

Abstract

طراحی و ساخت جاذب‌های آکوستیکی با استفاده از مواد مختلفی انجام شده که در ابتدا باید امپدانس آن‌ها با محیط زیر آب تطابق داشته که این تطابق به طور مستقیم به خواص مکانیکی مواد وابسته است. در این مطالعه، پنج ماده که برای طراحی و ساخت جاذب‌های آکوستیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند، مورد بررسی قرار گرفته‌اند. از روش اجزای محدود به کمک نرم‌افزار کامسول برای اندازه‌گیری ضریب جذب صوت زیر آب استفاده شده است. نحوه ایجاد شبیه‌سازی به صورت متقارن محوری و همچنین اعمال شرایط مرزی و تولید امواج آکوستیکی نیز مورد بررسی قرار گرفته است و تأثیر خواص مکانیکی مواد، از جمله مدول یانگ، چگالی و ضریب تلفات، بر ضریب جذب صوت زیر آب تحلیل شده است. نتایج نشان می‌دهد با بیشتر شدن مدول یانگ موادی همچون لاستیک بوتادین نیتریل که ذاتا مدول یانگ پایینی دارند؛ ضریب جذب صوت در محدوده فرکانسی 0.2 تا 10 کیلوهرتز به صورت چشمگیری نسبت به سایر مواد افزایش می‌یابد. مواد دارای ضریب تلفات بالا نسبت به سایر مواد ضریب جذب صوت را در فرکانس‌های زیر 1 کیلوهرتز افزایش می‌دهند. موادی همچون لاستیک استایرون بوتادین که چگالی نزدیک به چگالی آب را دارند، تطبیق امپدانس مناسبی با محیط زیر آب را دارند و ضریب جذب صوت در حد عالی در بازه فرکانسی 2 تا 10 کیلوهرتز را دارند که این امر به سایر خواص مواد هم وابسته است.