On the control of propagating acoustic waves in sonic crystals: analytical, numerical and optimization techniques

El control de las propiedades acústicas de los cristales de sonido (CS) necesita del estudio de la distribución de dispersores en la propia estructura y de las propiedades acústicas intrínsecas de dichos dispersores. En este trabajo se presenta un estudio exhaustivo de diferentes distribuciones, así como el estudio de la mejora de las propiedades acústicas de CS constituidos por dispersores con propiedades absorbentes y/o resonantes. Estos dos procedimientos, tanto independientemente como conjuntamente, introducen posibilidades reales para el control de la propagación de ondas acústicas a través de los CS. Desde el punto de vista teórico, la propagación de ondas a través de estructuras periódicas y quasiperiódicas se ha analizado mediante los métodos de la dispersión múltiple, de la expansión en ondas planas y de los elementos finitos. En este trabajo se presenta una novedosa extensión del método de la expansión en ondas planas que permite obtener las relaciones complejas de dispersión para los CS. Esta técnica complementa la información obtenida por los métodos clásicos y permite conocer el comportamiento evanescente de los modos en el interior de las bandas de propagación prohibida del CS, así como de los modos localizados alrededor de posibles defectos puntuales en CS. La necesidad de medidas precisas de las propiedades acústicas de los CS ha provocado el desarrollo de un novedoso sistema tridimensional que sincroniza el movimiento del receptor y la adquisición de señales temporales. Los resultados experimentales obtenidos en este trabajo muestran una gran similitud con los resultados teóricos. La actuación conjunta de distribuciones de dispersores optimizadas y de las propiedades intrínsecas de éstos, se aplica para la generación de dispositivos que presentan un rango amplio de frecuencias atenuadas. Se presenta una alternativa a las barreras acústicas tradicionales basada en CS donde se puede controlar el paso de ondas a su través. Los resultados ayudan a entender correctamente el funcionamiento de los CS para la localización de sonido, y para el guiado y filtrado de ondas acústicas.Romero García, V. (2010). On the control of propagating acoustic waves in sonic crystals: analytical, numerical and optimization techniques [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/8982Palanci

Anomalies in Light Scattering

Scattering of electromagnetic waves lies at the heart of most experimental techniques over nearly the entire electromagnetic spectrum, ranging from radio waves to optics and X-rays. Hence, deep insight into the basics of scattering theory and understanding the peculiar features of electromagnetic scattering is necessary for the correct interpretation of experimental data and an understanding of the underlying physics. Recently, a broad spectrum of exceptional scattering phenomena attainable in suitably engineered structures has been predicted and demonstrated. Examples include bound states in the continuum, exceptional points in PT-symmetrical non-Hermitian systems, coherent perfect absorption, virtual perfect absorption, nontrivial lasing, non-radiating sources, and others. In this paper, we establish a unified description of such exotic scattering phenomena and show that the origin of all these effects can be traced back to the properties of poles and zeros of the underlying scattering matrix. We provide insights on how managing these special points in the complex frequency plane provides a powerful approach to tailor unusual scattering regimes

Theoretical models for duct acoustic propagation and radiation

The development of computational methods in acoustics has led to the introduction of analysis and design procedures which model the turbofan inlet as a coupled system, simultaneously modeling propagation and radiation in the presence of realistic internal and external flows. Such models are generally large, require substantial computer speed and capacity, and can be expected to be used in the final design stages, with the simpler models being used in the early design iterations. Emphasis is given to practical modeling methods that have been applied to the acoustical design problem in turbofan engines. The mathematical model is established and the simplest case of propagation in a duct with hard walls is solved to introduce concepts and terminologies. An extensive overview is given of methods for the calculation of attenuation in uniform ducts with uniform flow and with shear flow. Subsequent sections deal with numerical techniques which provide an integrated representation of duct propagation and near- and far-field radiation for realistic geometries and flight conditions