هیدروفیزیک

هیدروفیزیک

مطالعه و بهینه سازی عملکرد بومر الکترومغناطیسی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 مجتمع هوادریا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، ایران
2 دانشجو ، مجتمع هوادریا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، ایران
چکیده
در این مقاله عملکرد و مشخصات ارتعاشی یک بومر الکترومغناطیسی به عنوان یک منبع تولید کننده امواج آکوستیکی پرتوان مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. سیستم مورد بررسی از یک سیم پیچ نواری 45 دوره‌ای با دو دیافراگم دایره‌ای به قطر 508 میلی‌متر و ضخامت 12.7 میلی‌متر تشکیل شده که از اطراف توسط 6 فنر مقید شده است. به این منظور کارکرد بومر به کمک روابط حاکم بر ارتعاشات دیافراگم، جریان‌های گردابی و اثرات متفابل آن‌ها فرمول‌بندی شد. از آن‌جا که حل این معادلات به روش تحلیلی دشوار می‌باشد، از روش المان محدود برای حل همزمان این معادلات استفاده شد. نتایج نشان دهنده‌ی آن است که با افزایش ضخامت دیافراگم از 5 تا 18 میلی‌متر، دامنه‌ی جابه‌جایی دیافراگم در ابتدا به سرعت افزایش می‌یابد اما با افزایش ضخامت به تدریج یه یک مقدار ثابت در 18 میلی‌متر میل می‌کند. همزمان فرکانس جابه‌جایی دیافراگم با افزایش ضخامت، از 22 تا 14 هرتزکاهش می‌یابد. از سوی دیگر بررسی‌ها نشان می‌دهند در صورتی که ثابت فنرها با نسبت مشابهی و به طور همزمان با افزایش ضخامت دیافراگم افزایش یابد، جابجایی دیافرگم با ضخامت 9 میلی‌متر یک مقدار بیشینه خواهد داشت. بررسی جنس دیافراگم همچنین نشان می‌دهد که دامنه‌ جابه‌جایی دیافراگم آلومینیوم به سبب چگالی کمتر و ضریب رسانندگی بالاتر در مقایسه با سایر فلزات به طور قابل توجهی بیشتر می‌باشد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Study and Optimization of Electromagnetic Boomer Performance

نویسندگان English

Mohammad reza kazerani 1
Mohammad reza Shams 2
Reza Mardani 1
1 Faculty of Naval Aviation, Malek Ashtar University of Technology,Iran
2 Faculty of Naval Aviation, Malek Ashtar University of Technology,Iran
چکیده English

In this paper, the performance and vibration characteristics of an electromagnetic boomer, used as a high‑power acoustic wave source, are investigated and optimized. The system under study consists of a 45‑turn tape coil and two circular diaphragms with a diameter of 508 mm and a thickness of 12.7 mm, which are constrained around their edges by six springs. The boomer operation is formulated using the governing equations of diaphragm vibration, eddy currents, and their mutual interactions. Because an analytical solution of these coupled equations is difficult, the finite element method is employed to solve them simultaneously. The results show that, as the diaphragm thickness increases from 5 to 18 mm, the displacement amplitude of the diaphragm initially increases rapidly and then gradually approaches a constant value at a thickness of 18 mm. At the same time, the dominant vibration frequency of the diaphragm decreases from 22 Hz to 14 Hz with increasing thickness. Furthermore, simulations indicate that if the spring stiffness is increased proportionally and simultaneously with the diaphragm thickness, the diaphragm displacement reaches a maximum at a thickness of 9 mm. An examination of diaphragm material also reveals that an aluminum diaphragm provides a significantly larger displacement amplitude than other metals, owing to its lower density and higher electrical conductivity.

کلیدواژه‌ها English

"Electromagnetic boomer
high power acoustic waves
strip coil
finite element method"
[1] Ewing M, Woollard GP, Vine AC, Worzel JL. Recent results in submarine geophysics. Geological Society of America Bulletin. 1946 Oct 1;57(10):909-34.
[2] Sun Y, Timoshkin IV, Given MJ, Wilson MP, Wang T, MacGregor SJ, Bonifaci N. Acoustic impulses generated by air-bubble stimulated underwater spark discharges. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. 2018 Oct 7;25(5):1915-23.
[3] Duncan A, McCauley R. Characterisation of an air-gun as a sound source for acoustic propagation studies. InUDT Pacific 2000 Conference, Sydney Australia 2000 Feb (pp. 7-9).
[4] Edgerton HE, Hayward GG. The ‘boomer’sonar source for seismic profiling. Journal of Geophysical Research. 1964 Jul 15;69(14):3033-42.
[5] Simpkin PG. The Boomer sound source as a tool for shallow water geophysical exploration.Marine Geophysical Researches. 2005 Jun;26:171-81.
[6] Aiello G, Giordano L, Marsella E, Passaro S, Elitok O. Seismic stratigraphy and marine magnetics of the Naples Bay (Southern Tyrrhenian sea, Italy): the onset of new technologies in marine data acquisition, processing and interpretation. Stratigraphic Analysis of Layered Deposits. 2012 Apr 27;2:21-60.
[7] Prado AH, Almeida RP, Tamura LN, Galeazzi CP, Ianniruberto M. Interpretation software applied to the evaluation of shallow seismic data processing routines in fluvial deposits. Brazilian Journal of Geology. 2019 Apr 29;49:e20180121.
[8] Zheng J, Li L, Xie J, Yan T, Jiang B, Huang X, Hui G, Li T, Wen M, Huang Y. The application of a homemade boomer source in offshore seismic survey: From field data acquisition to post-processing. Journal of Applied Geophysics. 2023 Mar 1;210:104945.
[9] Junger MC, Feit D. Sound, structures, and their interaction. Cambridge, MA: MIT press; 1986 Nov.
[10] Kinsler LE, Frey AR, Coppens AB, Sanders JV. Fundamentals of acoustics. John wiley& sons; 2000 Jan
[11] Edgerton HE, Hayward GG. The ‘boomer’sonar source for seismic profiling. Journal of Geophysical Research. 1964 Jul 15;69(14):3033-42.
 

  • تاریخ دریافت 16 مهر 1403
  • تاریخ بازنگری 05 اردیبهشت 1404
  • تاریخ پذیرش 10 اردیبهشت 1404