Algoritmo em GPGPU para Acelerar a Determinação do Campo Acústico Produzido por Transdutor Ultrassônico Circular com Excitação Contínua

Abstract

Este trabalho apresenta um algoritmo implementado em GPU, para calcular o campo acústico produzido por um transdutor ultrassônico com excitação contínua, emitindo em água. A pressão acústica em um ponto do espaço, na frente do transdutor, é calculada mediante a integral de Rayleigh, a qual utiliza o princípio de Huygens para considerar o campo de pressão como a soma da contribuição de um número infinito de fontes pontuais. Dado que a pressão em cada ponto do espaço pode ser calculada de forma independente, o algoritmo pode ser executado em paralelo, aproveitando a vantagem dos núcleos da GPU. Foi analisado o desempenho do algoritmo proposto realizando alguns testes na faixa de frequência de 0,25 a 5,0 MHz. A superfície de emissão foi discretizada com a finalidade de obter um determinado número de elementos finitos de área. Foi possível validar os campos acústicos simulados usando o valor teórico da pressão ao longo do eixo de simetria do transdutor. Adicionalmente, a análise de desempenho mostrou que a GPU foi 50 vezes mais rápida que a CPU, para os problemas mais demandantes.