vir-US - Design virtueller akustischer Gruppenstrahler

Für zahlreiche Prozesse im industriellen Umfeld wäre es außerordentlich hilfreich, Energie ohne vordefinierte Übertragungskanäle völlig frei im Raum kumulieren zu können. Die lokale Fokussierung mit Ultraschallwellen ist in diesem Zusammenhang eine erfolgversprechende Methodik.

Mit dem geplanten Vorhaben soll eine modellbasierte Methode der Kalibrierung geschaffen werden, die keine aufwändige experimentelle Herangehensweise erfordert. Durch zielgerichtete Kombination von Finite-Elemente-Methoden (FEM) und analytischer Modellierung erfolgt zunächst die Abbildung der Schallausbreitung innerhalb einer sogenannten chaotischen Kavität. An der Grenzfläche zwischen Kavität und Medium koppeln die Schallwellen auch in das Medium aus - die Grenzfläche agiert daher wie ein virtueller Gruppenstrahler mit verteilten Punktquellen. Deren zeitversetzte Ansteuerung mit den an der Kavität angekoppelten Schallwandlern beeinflusst das entsprechende Abstrahlverhalten des virtuellen Strahlers und kann somit gezielt zur dynamischen Fokussierung im Medium genutzt werden.
Im Ergebnis des Vorhabens liegt eine Methode vor, mit der die beliebige akustische Fokussierung in einem fluiden oder festen, halb-unendlichen Medium unter Verwendung einer nachhallenden Struktur (Kavität) konfiguriert werden kann.