Design och simulering av homogena elektriska fält i vatten

Sammanfattning: I och med att båtar har med tiden blivit allt mer tystare både akustiskt och magnetiskt, är det av stort intresse att mäta den elektriska signaturen. Den elektriska signaturen uppstår fram för allt från den galvaniska effekten mellan båtens skrov och propeller och ger upphov till en potentialskillnad. Denna potentialskillnad propagerar i vattnet med en väldigt låg frekvens (0-3kHz). Med hjälp av specifika undervattensensorer kan dessa signaturer mätas för att detektera och lokalisera båtar. Varje sensor måste kalibreras i dess rätta omgivning (vatten) på grund av deras individuella geometri. För kalibreringen behövs ett känt homogent elektrostatiskt fält användas som referens. Examensarbetet avser att modellera den faktiska vattentanken som är tänkt som kalibreringsanläggning för sensorerna och simulera det elektrostatiska fältet som uppstår. Examensarbetet har ett ingående tillvägagångsätt för hur modellen och simuleringen implementeras i COMSOL Multiphysics® 5.5 som baseras på den finita elementmetoden (FEM). Ett teoretisk homogent elektriskt fält är svårt konstruera i verkligheten, därför är examensarbetet huvudsyfte att analysera homogeniteten för praktiska elektriska fält som finns i vattentanken. Olika konfigurationer av hur laddningsplattor fördelas simulerades och analyserades. Den väsentliga slutsatsen från simuleringarna är att homogeniteten på det elektriska fältet är bra så länge laddningsplattorna är symmetriska mot varandra men på en bekostnad av att fältstyrkan minskar. Examensarbete inkluderar även simuleringar hur undervattensensorn i sig själv påverkar det elektriska fältet som den skall kalibreras i, sensorn introducerar en störning. Slutligen finns det förslag för förbättring av arbete och förslag för ett fortsatt arbete.