Modelación del efecto doppler acústico en medios dispersivos

Abstract

En el presente estudio se realizó el modelamiento numérico del efecto Doppler, analizando el cambio de la frecuencia percibida según el movimiento relativo entre fuente y observador. Se utiliza el Método de Diferencias Finitas para discretizar la ecuación de onda en dos dimensiones, en el modelamiento se acoplaron fronteras no reflectivas empleando el método Perfectly Matched Layer (PML) con el fin de evitar efectos de borde en la simulación, el código fue realizado en el lenguaje de programación C++. Para la modelación en medios dispersivos, se emplea la ecuación de onda adicionando dos parámetros, un parámetro de atenuación por difusión y otro de viscosidad. Se analizó el efecto Doppler en estos medios, enfocándose principalmente en el cambio de la frecuencia percibido según cada simulación. Como resultado se evidencio que el método numérico empleado para la solución de ecuación de onda permite modelar de manera efectiva el efecto Doppler, corroborando los postulados teóricos al respecto y verificando la fórmula analítica obtenida para dicho efecto. En un medio dispersivo, particularmente en el aire, se presenta una variación baja en la frecuencia, en comparación con un medio no dispersivo, sin embargo, al cambiar el parámetro de atenuación por difusión y la velocidad, se presenta un cambio en la amplitud de la onda según sea el caso. Cuando la fuente de sonido se aleja de un observador en reposo, el espectro de frecuencias manifiesta un corrimiento hacia bajas frecuencias a medida que aumenta la velocidad, en los demás casos cuando el observador está cerca de la fuente, existe un corrimiento hacia altas frecuencias respecto a la frecuencia característica. Finalmente, en un medio dispersivo se manifiesta una variación en la frecuencia, pero los casos del efecto Doppler mantienen un mismo comportamiento