流体饱和多孔隙介质中弹性波运动方程的解-伪谱法

本文提出了一种解流体饱和多孔隙介质中波传播方程的数值方法,并详细推导了该方法的计算公式．用此公式对单界面模型中地震波的传播进行了模拟,结果与Biot理论预测的相符。     

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。     

大颗粒粮食中声传播性质研究

 从颗粒介质模型出发，对粮食中声传播性质进行了研究．结果发现：大颗粒粮食介质的声学性质与动粘滞率有关，低频下，粘滞起主要作用，高频下，惯性起主要作用．其声传播都是频散的，并且随频率增加而增加，低频时接近于正比变化，扭曲率的存在使得声速变小．     

地层中自激波动注水水流能量传播理论模型

常规注水容易形成杂质颗粒沉淀 ,堵塞孔隙。自激波动注水可为水井增注提供一条新的途径。它借助井下振源把连续水流变成波动水流 ,从而消除地层孔隙中的贾敏及桥堵效应 ,并使孔道壁面的堵塞颗粒松动脱落 ,达到降低注水压力、延长注水周期的目的。根据Biot理论 ,从理论上初步探讨了多孔介质流动中波动能量随传播距离的衰减特性及耦合渗流问题 ,建立了带有损耗项及用固、液相质点位移表示的振动方程式。对已建立的振动方程组进行了差分分解 ,为实现编程计算波动能量在流体饱和多孔介质中的传播奠定了基础。     

地层中自激波动注水水流能量传播理论模型

常规注水容易形成杂质颗粒沉淀,堵塞孔隙,自激波动注水可为水井增注提供一条新的途径,它借助井下振源把连续水流变成波动水流,从而消除地层孔隙中的贾敏及桥堵效应,并使孔道壁面的堵塞颗粒松动脱落,达到降低注水压力、延长注水周期的目的,根据Biot理论,从理论上初步探讨了多孔介质流动中波动能量随传播距离的衰减特性及耦合渗流问题,建立了带有损耗项及用固、液相质点位移表示的振动方程式,对已建立的振动方程组进行了差分分解,为实现编程计算波动能量在流体饱和多孔介质中的传播奠定了基础。     

小颗粒粮食介质声传播性质研究

从颗粒介质模型出发,对粮食介质中声传播性质进行了研究.结果发现:小颗粒粮食介质系统声学性质与动粘滞率和热效应都有关,除了在低频和高频情况下,空气有效压缩率趋于绝热压缩率外,在中间频率范围,系统的声学性质均受热效应影响,有效压缩率变成复数值,且与空隙的形状有关;粘滞和热效应对声传播速度都产生影响,相比之下,热效应影响更大.     

双相介质物理参数反演的进化策略方法

由于物理参数反演问题在很大程度上取决于计算方法的稳定性和收敛性 ,而进化计算方法目前已在一些有关优化计算中得到较为广泛的应用 ,并证明该方法行之有效 .本文先从理论上分析了采用进化策略这种进化计算方法来进行Biot双相介质参数反演的可行性 .并采用进化策略方法对一维Biot双相介质模型的地层物性参数进行反演计算 ,文中给出的数值算例验证了这种进化算法进行参数反演的可行性和稳定性 .     

考虑颗粒破碎影响的土石混合体二元介质理论模型

为研究具有颗粒二相性的土石混合体受力特征,利用破损力学中的二元介质模型理论,基于物理电学中电阻串并联的概念,推导出考虑颗粒破碎影响的土石混合体串-并联混合受力二元介质理论模型,并采用室内三轴压缩试验对该二元介质模型进行了验证.结果表明,在同一应变条件下,串联受力模型计算应力值为下限,平均相对误差最大值为30.44％;并...     

饱和土体串联与并联弹性力学模型

针对饱和土体中的串联与并联弹性力学模型，通过将固体中的应力分解为颗粒间应力和流体与颗粒的相互作用力，并且运用流体与颗粒间的作用力与反作用力相等，以及在不排水条件下土体总应变等于骨架的应变原理，对这两种模型的理论依据进行了证明和阐述。结果表明：饱和土体中的串联与并联弹性力学模型与Biot—Geerstma理论是一致的，且分别是该理论中弹性模量在骨架弹性模量为零和颗粒弹性压缩系数为零的两个特例；Terzaghi有效应力是“粒间应力”的平均值。     

双相介质波动方程正演模拟研究

本文在详细地介绍了双相介质和小波分析的有关理论的基础之上,对Biot方程进行了差分数值模拟正反演研究。利用有限差分法对双相介质Biot理论的波动方程进行了正演模拟,该方法对地震勘探中的双相介质方程的正演数值模拟取得较好的结果,为今后继续从事双相介质的工作打下了一定的基础。     

多种粮食声吸收的研究

目的 为防止储粮虫害，对多种粮食在自然堆积状态下的声吸收进行了研究。方法采用驻波管法测量了多种粮食的吸声系数。结果报道了粮食颗粒形状、大小及粮食堆积厚度与其声吸收存在的规律，涉及不同粮食间声吸收的比较、颗粒形状相似粮食的声吸收对比、堆积厚度对声吸收的影响、粮食声吸收机理等，结果显示：粮食是高吸收声波的媒质，储粮害虫发出的声信号由粮食内传至表面时的声衰减较大。结论粮食颗粒形状、大小的不同，使其声吸收各异；粮食厚度也是影响其声吸收的一个重要因素，厚度增加，吸声系数随之增大；粮食声吸收受粮食品种影响甚微，这为储粮害虫声检测工作提供了理论依据及资料积累。     

仓储粮食中害虫活动声功率谱特征研究

通过建立粮食中害虫活动声的无规声源模型,对赤拟谷盗(Tribolium castaneum Herbst)成虫分别在小麦、大豆和玉米中的爬行声以及赤拟谷盗成虫、黑菌虫(Alphitobius diaperinus Panzer)成虫和米象(Sitophilus oryzae Linnaeus)成虫分别在小麦中的爬行声进行采集.研究了爬行声信号的功率谱特征.结果表明,害虫在粮食中的爬行声功率谱为离散谱,其特征不仅受害虫种类影响,而且与粮食种类有关.     

薄板在不同媒质中振动及声辐射特性研究

根据薄板结构的形状特点,采用8个节点等参单元离散结构,对其周围的媒质采用20节点三维等参单元离散结构,建立薄板流固耦合系统模型及其声辐射模型.通过理论计算可知:在不同媒质(大气、煤油、水)中,媒质的密度越大,薄板结构的第一阶频率越小;薄板的各阶振型不受媒质密度影响,薄板各阶振型影响其声辐射效率;薄板的频率特性变化,薄板结构的声辐射特性也发生变化;薄板的厚度增加会降低结构振动基频.空气中薄板结构模态测试结果与考虑薄板周围媒质的影响薄板模态计算值一致.     

耦合空间中声能衰变的辐射度模型

基于界面扩散反射的声辐射度模拟方法在单一空间中已得到有效的应用．文中针对耦合空间中的声能衰变，提出一种改进的声辐射度模型．该模型将耦合开口设置为分属于两个子空间的虚拟界面，在每个计算时间步长内，对各子空间中声辐射度进行独立计算，并通过虚拟界面上声辐射度的接收和传播实现子空间声能的交换．改进模型可有效降低计算量，提高计算效率，同时克服了不同子空间中面元的可见性判断所产生的误差，提高了模拟的收敛速度．与实测结果的对比表明．改进模型对耦合空间中的声能衰变具有较好的预测精度．     

声速混合定则及生物媒质组份定征

研究各种声速混合定则的异同及对生物媒质组份定征的适用性.指出对于生物媒质组份定征,在一定条件下这些定则是兼容的;各种定则对实际声速模拟符合程度有不同的差别,尚不存在统一的、最佳模拟定则.     

基于声辐射度的耦合空间声能衰变模拟方法

针对耦合空间中的声能衰变,提出一种改进的声辐射度模拟方法.该方法将耦合开口设为分属于2个子空间的虚拟界面,通过虚拟界面上声辐射度的接收和传播实现子空间声能交换.改进的模拟方法将耦合空间分为2个独立的子空间分别进行声辐射度计算,在有效降低计算量的同时克服了子空间面元有效性判断所产生的误差,提高了模拟的准确性和计算的收敛速度.实测与模拟结果的对比表明,基于声辐射度的改进模拟方法对耦合空间中声能衰变具有较好的预测精度.     

声波在运动层状介质中的反射和折射

利用界面相速度相等的条件推导出运动层状介质中声波反射系数和折射系数的递推计算公式 ,并对 2层和 5层的情况进行了计算。当声波入射到运动介质形成的单一界面时 ,除了常见的全反射和全透射外 ,由于介质的运动 ,还存在反射系数大于 1的情况。介质运动使声波穿过界面时出现声影区。声波入射到多层大气中能形成连续折射 ,而反射可以忽略。     

气动噪声相似关系及在风洞试验中的应用

研究以基本气动噪声源(单极子声源、偶极子声源和四极子声源)向远场辐射声功率和物体运动过程中产生的气动噪声与运动速度、物体特征尺寸、距观测点距离和介质特性等的关系,推出了相似运动物体向远场辐射气动声的相互转换关系式,并利用气动声学风洞对高速列车模型产生的远场气动噪声进行测量,据此关系式从低风速测量结果推出了高风速结果,用试验数据进行验证.研究表明,此关系式反映了原型和模型之间在远场辐射气动噪声的相互关系,对模型试验结果分析和向原型的转换具有一定的借鉴作用.     

仓储粮食中害虫活动声的提取与频谱分析

以无规声源作为粮食中害虫爬行发声的理论模型，分别对20只黑菌虫（Alphitobius diaperinus Panzer）成虫在小麦中的爬行声和20只赤拟谷盗（Tribolium castaneum Herbst）成虫在玉米中的爬行声进行了数据采集．在Matlab下，对爬行声信号进行了再现．依据噪声特征，综合利用滤波器消噪和小波消噪提取出了明显的声信号．对信号的功率谱特征进行了分析，黑菌虫成虫在小麦中的爬行声频谱和赤拟谷盗成虫在玉米中的爬行声均是离散谱，前者频率最高1600Hz，主频在205Hz．后者主频在350Hz，最高频率800Hz．其结果表明，用爬行声功率谱特征可以区分粮食中害虫的种群．