Numerical modelling of acoustic and ultrasound scattering problems with an arbitrarily shaped scatterer

• Autorzy: Sikora Jan

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2023.12.66

Warianty tytułu

PL

Modelowanie numeryczne problemów rozpraszania akustycznego i ultradźwiękowego z arbitralnie ukształtowanym rozpraszaczem

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The application of the standard boundary element method to analyse in 2D space the acoustic high-frequency scattering problems by a rigid convex and concave scatterer illuminated by the plane wave is considered in this paper. The analysis is presented on the example of a flat wave illuminating an object under different angles. The solution for different wavenumbers and different scatterers was analysed and illustrated. The usefulness of such a simulation method was discussed from the acoustical tomography point of view.

PL

W artykule rozważono zastosowanie standardowej metody elementów brzegowych do analizy w przestrzeni 2D problemów rozpraszania akustycznego wysokich częstotliwości przez sztywny wypukły i wklęsły rozpraszacz oświetlony falą płaską. Analiza została przedstawiona na przykładzie fali płaskiej oświetlającej obiekt pod różnymi kątami. Przeanalizowano i zilustrowano rozwiązania dla różnych liczb falowych i różnych rozpraszaczy. Przydatność takiej metody symulacji została przedyskutowana z punktu widzenia tomografii akustycznej.

Słowa kluczowe

EN

ultrasound tomography; scattering problem; image reconstruction

PL

tomografia ultradźwiękowa; problem z rozpraszaniem; rekonstrukcja obrazu

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2023
• Tom: R. 99, nr 12
• Strony: 339--342
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Sikora Jan

• Research & Development Centre Netrix S.A., Związkowa 26, 20-148 Lublin, Poland
• University of Economics and Innovation in Lublin, ul. Projektowa 4, 20-209 Lublin, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-9492-5818

Bibliografia

• [1] Colton, D., Kress, R., Integral Equation Methods in Scattering Theory, Springer, (1993).
• [2] Baynes A.B., Scattering of low-frequency sound by compact objects in underwater waveguides, Naval Postgraduate School, Monterey, California, PhD Dissertation, (2018).
• [3] Becker A.A., The boundary Element Method in Engineering. A complete course. McGraw-Hill Book Company, (1992).
• [4] Cakoni F., Colton D., A Qualitative Approach to Inverse Scattering Theory, Applied Mathematical Sciences, 188 (2014), ISBN 978-1-4614-8827-9 (eBook)
• [5] Chandler-Wilde S.N., Langdon S., A Galerkin Boundary Element Method for high frequency scattering by convex polygons, SIAM J. NUMER. ANAL., 45 (2007), No. 2, 610–640
• [6] Gilvey B., J. Trevelyan J., Hattori G., Singular enrichment functions for Helmholtz scattering at corner locations using the Boundary Element Method, Int. J. Numer. Meth. Engng, (2017); 00:1–16, DOI: 10.1002/nme
• [7] Akylas T.R., Mei C.C., I-campus project School-wide Program on Fluid Mechanics Modules on Waves in fluids. Chapter Five of Reflection, Transmission and Diffraction. http://web.mit.edu/fluids-modules/waves/www/c-index.html
• [8] Rymarczyk T., Tomographic Imaging in Environmental, Industrial and Medical Applications, Innovatio Press Publishing Hause, (2019).
• [9] Jabłoński P., Engineering Physics – Electromagnetism, Częstochowa University of Technology, (2009).
• [10] Kirkup S., The Boundary Element Method in Acoustics, Book in Journal of Computational Acoustics, January (2007).
• [11] Kania, W., Wajman, R., Ckript: a new scripting language for web applications, Informatyka, Automatyka, Pomiary W Gospodarce I Ochronie Środowiska, 12(2022), No. 2, 4-9.
• [12] Styła, M., Adamkiewicz, P., Hybrid navigation system for indoor use. Informatyka, Automatyka, Pomiary W Gospodarce I Ochronie Środowiska, 12 (2022), No. 1, 10-14.
• [13] Sikora R., Markiewicz P., Korzeniewska E., Using identification method to modelling short term luminous flux depreciation of LED luminaire to reducing electricity consumption, Scientific Reportst, 13 (2023), No. 1, 673.
• [14] Lebioda, M., Korzeniewska, E., The Influence of Buffer Layer Type on the Electrical Properties of Metallic Layers Deposited on Composite Textile Substrates in the PVD Process, Materials, 16 (2023), No. 13, 4856.
• [15] Rymarczyk T., Kozłowski E., Kłosowski G., Electrical impedance tomography in 3D flood embankments testing – elastic net approach, Transactions of the Institute of Measurement and Control, 42 (2020), No. 4, 680-690.
• [16] Kłosowski G., Rymarczyk T., Niderla K., Rzemieniak M., Dmowski A., Maj M., Comparison of Machine Learning Methods for Image Reconstruction Using the LSTM Classifier in Industrial Electrical Tomography, Energies 2021, 14 (2021), No. 21, 7269.
• [17] Rymarczyk T., Kłosowski G., Hoła A., Sikora J., Tchórzewski P., Skowron Ł., Optimising the Use of Machine Learning Algorithms in Electrical Tomography of Building Walls: Pixel Oriented Ensemble Approach, Measurement, 188 (2022), 110581.
• [18] Koulountzios P., Rymarczyk T., Soleimani M., A triple-modality ultrasound computed tomography based on full-waveform data for industrial processes, IEEE Sensors Journal, 21 (2021), No. 18, 20896-20909.
• [19] Koulountzios P., Aghajanian S., Rymarczyk T., Koiranen T., Soleimani M., An Ultrasound Tomography Method for Monitoring CO2 Capture Process Involving Stirring and CaCO3 Precipitation, Sensors, 21 (2021), No. 21, 6995.
• [20] Kłosowski G, Rymarczyk T, Niderla K, Kulisz M, Skowron Ł, Soleimani M., Using an LSTM network to monitor industrial reactors using electrical capacitance and impedance tomography – a hybrid approach. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability, 25 (2023), No. 1, 11.
• [21] Kłosowski G., Rymarczyk T., Kania K., Świć A., Cieplak T., Maintenance of industrial reactors supported by deep learning driven ultrasound tomography, Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability; 22 (2020), No 1, 138–147.
• [22] Kirkup S., The Boundary Element Method in Acoustics: A Survey, Article in Applied Sciences, April (2019), DOI: 10.3390/app9081642

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2025).