Analysis of Acoustic Back Scattering from Bubble Columns in Water

수중 기포기둥에 의한 음파의 후방 산란특성 분석

Acoustic backscattering from a buble column in water was studied theoretically and experimentally. For theoretical analysis a general scattering theory was used by assuming the bubble column to be lumped element scatterer which can be characterized by its shape, void fraction and dimensions. When the void fraction is less than 1% and the incident frequency is higher than individual bubble resonance frequencies, the experimental results show that the acoustic backscattering from a bubble column depends mainly on the void fraction rather than the individual bubble sizes. It was also theoretically and experimentally observed that the acoustic backscattering levels were increased and their peaks moved to the lower frequency regin by raising the void fraction of bubble column.

수중에서 원기둥 형태의 기포집단에 의한 후방 산란특성을 이론 및 실험적으로 연구하였다. 이론적 해석을 위하여, 기포기둥을 외형과 공기 함유비 및 크기에 의해 특정지워지는 하나의 단일 산란체로 가정하였으며, 일반 산란 이론식을 이용하여 분석하였다. 기포기둥의 공기 함유비가 1% 이하로 작은 경우와 기포기둥을 구성하는 단일기포의 공명 진동수보다 높은 입사 주파수에 대한 기포기둥의 산란특성은 단일기포의 크기보다 공기 함유비에 크게 의존함을 확인하였다. 또한, 공기 함유비가 증가할수록 후방 산란음압은 증가하며, 최대 음압 주파수는 저주파수 영역으로 이동되는 현상이 이론 및 실험적으로 관찰되었다.