Propagación no lineal de ondas acústicas: reverberación, scattering y cavitación

Resumen

En este trabajo se presenta un estudio experimental sobre lapropagacióndeondas ultrasonorasenunrégimennolineal.Paraalcanzaresterégimenlasondasdebendetener altaamplitud tal que, en supropagación, oensu interacciónconelmedioenquese propagan,segenerencomponentesdefrecuenciasnopresentesinicialmente.Elproblema deestudioconsisteencomprendercómosecomportanestasfrecuenciascuandolaonda incideenmedios condiferentes características y dinámicas depropagación.De forma complementariayrecíprocanospreguntamos:¿quépropiedadesdeestosmediospodemos conocermedianteelestudiodelosefectosnolinealesobservados? Las situacionesexperimentalesestudiadasson: unacavidad reverberante, unmediode múltiple scattering y un sólidoblando. En la cavidad reverberante laondapermanece <<atrapada>>ensu interiordistribuyéndoseenmodosnormales.Las frecuenciasquese generandurante lapropagaciónnolinealproduceunincrementoenlacantidaddemodos ocupados. Por esto, es que la ondano lineal puede contener informacióndemodos normales queen régimen lineal noseríanexcitados. Eneste trabajo, presentamosuna caracterizaciónoriginaldelacavidadreverberanteenrégimennolineal.Estasebasaenla medida del tiempo de reverberación y en unmodelo que permite comprender cómo intervienen lascaracterísticasde lacavidaden losvaloresdedichotiempo.Elmediode múltiplescatteringesatravesadopor laondaque,durantesupropagación,sufremúltiples reflexiones.Enconsecuencia,seproduceunapérdidadecoherencia.Enrégimennolineal, parámetrosdetransportepuedenserdeterminadosenfuncióndelafrecuenciaenunrango mayorqueenrégimen lineal.Paraestudiarel comportamientodeondasnolinealesenla cavidad reverberante y enmedios conmultiple scatteringutilizamos la técnicade la inversión temporal. Este aspectoes laprincipal contribucióndeesta tesis, permitiendo obtenermás informaciónencadacasoyestablecer los límitesdevalidezde la inversión temporalparaondasnolineales. En el trabajo se analiza además el fenómeno de cavitación, que se produce en la interaccióndeondasdealtaamplitudconunsólidoblando.Estaconsisteenlaformaciónde burbujasypuedeproducir lageneracióndesubarmónicos.Enrelaciónaestefenómeno, presentamosunacaracterizaciónapartir de ladeteccióndesubarmónicosyunmodelo original quepermitedescribir laprobabilidadconqueel fenómenoocurreoesdetectado. Además, implementamosunsistemaquepermiteestudiarel fenómenodurantesuorigeny supersistenciaenel tiempo.