声波在液浸多层多孔介质中的反射和透射

根据Biot多孔介质声学理论和多孔介质界面条件,从理论和实验上研究了声波在液浸层状多孔介质中的反射和透射.从导出的计算公式可知,声波的反射、透射系数与声波的频率、入射角及各层多孔介质参数(厚度、孔隙度、弹性参数等)有关.对水浸单层多孔介质板的参数进行的计算表明,当介质板厚与声波波长呈一定比例时,反射系数、透射系数能取得极值.用实验测量方法对这一结论进行了验证,实验结果与理论预测结果相吻合.     

饱和流体多孔介质中的声传播

饱和流体多孔介质中声传播的Biot理论在地震勘探、声波测井资料解释中具有极大的应用价值。本文简要回顾了Biot理论、估计复合介质等效弹性模量的自洽理论、多孔介质界面波理论及支持这些理论的实验,并评价了多孔介质声学理论的研究、应用现状,强调了这种研究对资源的声波勘探的重要性。     

多孔介质声波传播

基于二维有限差分给出了Ｂｉｏｔ声波方程的一种数值解方法，模拟了声波在多孔介质中的传播。研究发现，骨架和粘滞性孔隙流体中，同时存在两种纵波，即快纵波和慢纵波，两种纵波骨架振动势函数与流体相对骨架振动势函数相不同，幅度也不同；但具有相同的传播速度，粘滞性和渗透率主要影响能量传播；孔隙度和骨架弹性参数主要影响波速；慢纵波和界面波的存在是地震波能量损失的重要原因。     

多孔介质声波传播

基于二维有限差分给出了Ｂｉｏｔ声波方程的一种数值解方法，模拟了声波在多孔介质中的传播，研究发现，骨架和粘滞性孔隙流体中，同时存在两种纵波，即快纵波和慢纵波，两种纵波骨架振动势流体相对骨架振动势函数相不同，幅度也不同，但具有相同的传播速度，粘滞性和渗透率主要影响能量传播，孔隙度和骨架弹性参数主要影响波速，慢纵波和界面波的存在是地震波能量损失的重要原因。     

微型热光电系统多孔介质燃烧器的数学模拟

针对微型热光电（TPV）系统多孔介质燃烧器进行了数学模拟，探讨了有关多孔介质的质量守恒方程、动量方程、能量方程、组分方程和状态方程等基本控制方程，由数值计算得到了多孔介质燃烧器壁面的温度分布，并与实验数据进行比较。     

流体中多孔球中的声散射研究

沙子是一种形状复杂多样的材料,在建筑材料、海底沉积物等中都是以聚集的形式存在,这样聚集的大量沙子的特性难以直观了解,为了了解这些特性,可以用声学的方法,利用沙子对声波的反射、散射信号从中了解到沙子的一些信息.本文主要从理论上研究沙子对声波的散射特性,研究流体多孔介质中的声传播,我们引入了经典的Biot理论,建立了球坐标...     

多孔纤维吸声材料填充蜂窝结构的声学性能

本文理论研究了多孔纤维吸声材料填充矩形蜂窝结构的声学特性.假设周期蜂窝结构将多孔纤维吸声材料划分为独立周期子空间,理论建模中选取单个蜂窝胞元进行分析.蜂窝结构内部的多孔纤维吸声材料采用等效流体模型进行模拟,斜入射的声波在各个子空间呈驻波分布,由声场的声压和速度可积分得到通过蜂窝结构入射平面和透射平面的能量流,从而得到多孔纤维吸声材料填充蜂窝结构的吸声及传声损失性能.与单一多孔纤维材料声学性能的对比发现,多孔纤维吸声材料填充蜂窝结构的吸声性能得到了有效提高.基于理论模型,进一步分析了结构参数对多孔纤维吸声材料填充蜂窝结构吸声/传声损失性能的影响.     

声学腔内声波隧穿效应的研究

从理论和实验两个方面研究了构建的声学谐振腔系统中的声学局域态和隧穿效应,该系统是由两个完全相同的一维声子晶体和一个可调控的间隔层构成.系统中的间隔层即为声学谐振腔层,它与量子系统中的电子双势垒结构具有相似性.在理论上,利用数学中的近似方法得到声波在声学谐振腔系统中声学局域态的本征频率和衰减因子的周期性变化行为以及声波随谐振腔层厚度变化的声学隧穿效应规律.在实验中,构建了连续可调的谐振腔声子晶体系统,通过改变此系统中腔层的厚度,在声波能谱中观测到一些分立的由高频向低频方向变化的透射点以及在不同腔层厚度所对应的禁带边缘透射峰之间区域中出现的一定周期性差异的透射峰行为,以上结果揭示了声波能量在能带中的周期性耦合过程和入射声波在系统中的隧穿动力学行为等特性.实验观测与理论计算结果完全一致.     

分形扩散的渗滤模型

多孔介质系统在多个尺度上具有复杂的非均质结构 ,多孔介质中的扩散过程要比体相中的扩散过程复杂得多 ,且表现出许多奇异的特点。以渗滤网络作为多孔介质的理论模型 ,建立了分形多孔介质中扩散和弥散过程的离散模型。分析了奇异扩散的机理 ,在此基础上建立了奇异扩散和弥散的幂律关系。应用扩散的离散网络 ,建立了广义扩散方程 ,推导了多孔介质的等效介质理论 ,得到了扩散系数的微观解释 ,为扩散过程的模拟提供了理论依据。     

分形扩散的渗滤模型

多孔介质系统在多个尺度上具有复杂的非均质结构,多孔介质中的扩散过程要比体相中的扩散过程复杂得多,且表现出许多奇异的特点。以渗滤网络作为多孔介质的理论模型,建立了分形多孔介质中扩散和弥散过程的离散模型。分析了奇异扩散的机理,在此基础上建立了奇异扩散和弥散的幂律关系。应用扩散的离散网络,建立了广义扩散方程,推导了多孔介质的等效介质理论,得到了扩散系数的微观解释,为扩散过程的模拟了理论依据。     

包含多孔媒质的柱状复合结构中轴对称声导波

利用Ｂｉｏｔ多孔媒质声学理论及多孔媒质界面边界条件，导出了包含多孔媒质的柱状复合结构中轴对称声导波的广义色散方程，考察了流体和多孔媒质界面状况及多孔媒质中慢纵波对轴对称声导波色散特性的影响．数值计算了包含多孔媒质的柱状复合结构中低阶轴对称声导波模式相速度与多孔媒质层的孔隙度和厚度之间的关系     

液饱和多孔介质中Rayleigh型波的传播

研究了由多孔固体骨架和无粘流体构成的多孔介质的瑞利型表面波的传播 ,获得了联系着复波数对频率的依赖关系的弥散方程 ,结果表明 :其表面波是弥散和非均匀的 ,表面波沿多孔介质表面衰减 ,同时其振幅远离介质表面呈指数衰减     

关于声表面滤波速的几点注记

本文深入讨论了固体中声表面波速方程的实根分布规律,修正了以往文献中的某些不确切之处。     

含孔隙、裂隙岩石的高频体积模量

前人大量的实验观测证实了体波在流体饱和多孔岩石中传播时存在速度随频率变化的现象.体积模量是决定纵波波速的重要参数之一,研究多孔岩石的高频体积模量对解释超声实验测得的纵波波速具有重要意义.考虑岩石中软孔隙(比如裂隙)的影响,Mavko和Jizba提出了一种修正的Gassmann公式,计算液体饱和多孔岩石的高频体积模量.但Mavko和Jizba提出的计算公式不是通过严格推导得出的,有些过程带有一定猜测性.至今没有一个基于严格推导得到的高频体积模量表达式,人们对多孔岩石高频体积模量物理内涵的认识仍存在不足.本文基于双重孔隙介质理论推导含孔隙、裂隙的流体饱和岩石的高频体积模量表达式,它与Brown-Korringa公式具有相同的形式,只需要将原Brown-Korringa公式中的排水体积模量、固体基质体积模量和孔隙体积模量分别替换为高频时的有效排水体积模量、固体基质体积模量和孔隙体积模量.由于在高频时裂隙与孔隙间没有流体交换,含有流体的裂隙相当于是固体基质的一部分,因此高频有效固体基质的体积模量小于纯固体的体积模量;如果裂隙内流体压强不影响孔隙内流体含量变化,本文得到的高频有效排水体积模量的表达式与Gurevich基于Sayers-Kachanov方法得到的完全一致.数值计算表明:裂隙含量越高,利用Mavko-Jizba公式计算出的高频体积模量与本文公式的偏差越大;高频有效孔隙体积模量总是近似等于纯固体的体积模量,不像高频有效固体基质体积模量那样随裂隙含量的增加而显著降低.     

柱状多孔媒质结构中声导波

根据Ｂｉｏｔ多孔媒质声学理论及多孔媒质界面边界条件,导出了腔内为流体的柱状多孔媒质结构中任意周向波数声导波的广义色散方程。数值计算了其中轴对称和非轴对称声导波的色散特性,考察了流体多孔媒质界面特性及多孔媒质中慢纵波对声导波色散特性的影响。结果表明,利用Ｂｉｏｔ多孔媒质声传播模型和多孔媒质界面边界条件,可以求得柱状多孔媒质结构中任意周向波数声导波的色散特性     

双相组分孔隙介质波场数值模拟

孔隙介质理论的研究以往常用试验分析方法,本文详细介绍了双相组分孔隙介质理论,基于宏观上等效的一系列体积分数加权平均组分分量方程,得到双相组分孔隙介质整体弹性矩阵与所有组分弹性矩阵之间的体积分数及耦合系数加权关系,得出各弹性参数的表达式;结合弹性波动力学中的Cauchy、Navier和本构三个方程,得到弹性波在等效后的组分孔隙介质中传播满足的波动方程,应用交错网格有限差分法求解该波动方程;采用不同孔隙度双相组分孔隙介质模型波场数值模拟,精确得到了混合波场;总结了双相组分型弹性孔隙流体介质中地震波传播的特点和规律。     

周期性固—气粗糙界面的超声波衍射

建立了基于模式匹配法的周期性固－气界面声波衍射理论模型,其求解稳定,精确,优于直接边界积分法,采用该模型进行银－气锯齿界面的超声频谱预测,结果表明,周期性粗糙界面导致在某些频率处的反射叔谱奇异极小值为波型转换的结果。     

研究均匀损耗介质中声波传播特性的一种新方法

本文引入两个与声衰减有关的介质参量,定义了声传播系数;导出了具有粘滞性衰减和导热性衰减的均匀介质中的声波波动方程;分析了频率和介质参数对声波衰减、相移及声速的影响,所得理论结论能较好地解释有关文献的实验结果.