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含少量气泡流体饱和孔隙介质中的弹性波

王婷 崔志文 刘金霞 王克协

含少量气泡流体饱和孔隙介质中的弹性波

王婷, 崔志文, 刘金霞, 王克协
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  • 考虑孔隙流体中含有少量气泡,且气泡在声波作用下线性振动,研究声波在这种孔隙介质中的传播特性.本文先由流体质量守恒方程和孔隙度微分与流体压力微分的关系推导出了含有气泡形式的渗流连续性方程;在处理渗流连续性方程中的气体体积分数时间导数时,应用Commander气泡线性振动理论导出气体体积分数时间导数与流体压强时间导数的关系,进而得到了修正的Biot形式的渗流连续性方程;最后结合Biot动力学方程求得了含气泡形式的位移场方程,便可得到两类纵波及一类横波的声学特性.通过对快、慢纵波的频散、衰减及两类波引起的流体位移与固体位移关系的考察,发现少量气泡的存在对快纵波和慢纵波的传播特性影响较大.
      通信作者: 崔志文, cuizw@jlu.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:41474098,11134011)、吉林省科技发展计划(批准号:20180101282JC)和声场声信息国家重点实验室开放基金资助的课题.
    [1]

    Qiao W X, Wu W Q, Wang Y J 1996 Prog. Phys. 16 386(in Chinese) [乔文孝, 吴文虬, 王耀俊 1996 物理学进展 16 386]

    [2]

    Biot M A 1956 J. Acoust. Soc. Am. 28 168

    [3]

    Cui Z W, Wang K X, Cao Z L, Hu H S 2004 Acta Phys. Sin. 53 3083(in Chinese) [崔志文, 王克协, 曹正良, 胡恒山 2004 物理学报 53 3083]

    [4]

    Plona T J 1980 Appl. Phys. Lett. 36 259

    [5]

    Cui Z W, Wang K X 2003 Int. J. Eng. Sci. 41 2179

    [6]

    Pride S R, Berryman J G 2003 Phys. Rev. E 68 036604

    [7]

    Wang X M 2009 Appl. Acoust. 28 1(in Chinese) [王秀明 2009 应用声学 28 1]

    [8]

    Santos J E, Corber J M, Douglas J 1990 J. Acoust. Soc. Am. 87 1428

    [9]

    Cai Y Q, Li B Z, Xu C J 2006 Chin. J. Rock Mech. Eng. 25 2009(in Chinese) [蔡袁强, 李宝忠, 徐长节 2006 岩石力学与工程学报 25 2009]

    [10]

    Li W H 2002 Northwest. Seismological J. 24 303(in Chinese) [李伟华 2002 西北地震学报 24 303]

    [11]

    White J E, Mikhaylova N G, Lyakhovitskiy F M 1975 J. Acoust. Soc. Am. 57 S30

    [12]

    Johnson D L 2001 J. Acoust. Soc. Am. 110 682

    [13]

    Keller J B, Miksis M 1980 J. Acoust. Soc. Am. 68 628

    [14]

    Prosperetti A, Crum L A, Commander K W 1988 J. Acoust. Soc. Am. 83 502

    [15]

    Commander K W, Prosperetti A 1989 J. Acoust. Soc. Am. 85 732

    [16]

    Wang Y, Lin S Y, Zhang X L 2013 Acta Phys. Sin. 62 064304(in Chinese) [王勇, 林书玉, 张小丽 2013 物理学报 62 064304]

    [17]

    Wang Y, Lin S Y, Mo R Y, Zhang X L 2013 Acta Phys. Sin. 62 134304(in Chinese) [王勇, 林书玉, 莫润阳, 张小丽 2013 物理学报 62 134304]

    [18]

    Wang Y, Lin S Y, Zhang X L 2014 Acta Phys. Sin. 63 034301(in Chinese) [王勇, 林书玉, 张小丽 2014 物理学报 63 034301]

    [19]

    Zhu L G 2009 Ship Sci. Tech. 10 64(in Chinese) [祝令国 2009 舰船科学技术 31 64]

    [20]

    Wang H B, Wang Z Q, Zhang H Y, Zhang W P 2005 Shipbuild. China 46 44(in Chinese) [王虹斌, 王芝秋, 张洪雨, 张文平 2005 中国造船 46 44]

    [21]

    Anderson A L, Hampton L D 1980 J. Acoust. Soc. Am. 67 1890

    [22]

    Yang X M, Church C C 2005 J. Acoust. Soc. Am. 118 3595

    [23]

    Mantouka A, Dogan H, White P R, Leighton T G 2016 J. Acoust. Soc. Am. 140 274

    [24]

    Zheng G Y, Huang Y W 2016 Acta Phys. Sin. 65 234301(in Chinese) [郑广赢, 黄益旺 2016 物理学报 65 234301]

    [25]

    Dvorkin J, Nur A 1993 Geophysics 58 523

    [26]

    Biot M A 1941 J. Appl. Phys. 12 155

    [27]

    Hu H S 2003 Acta Phys. Sin. 52 1954(in Chinese) [胡恒山 2003 物理学报 52 1954]

  • [1]

    Qiao W X, Wu W Q, Wang Y J 1996 Prog. Phys. 16 386(in Chinese) [乔文孝, 吴文虬, 王耀俊 1996 物理学进展 16 386]

    [2]

    Biot M A 1956 J. Acoust. Soc. Am. 28 168

    [3]

    Cui Z W, Wang K X, Cao Z L, Hu H S 2004 Acta Phys. Sin. 53 3083(in Chinese) [崔志文, 王克协, 曹正良, 胡恒山 2004 物理学报 53 3083]

    [4]

    Plona T J 1980 Appl. Phys. Lett. 36 259

    [5]

    Cui Z W, Wang K X 2003 Int. J. Eng. Sci. 41 2179

    [6]

    Pride S R, Berryman J G 2003 Phys. Rev. E 68 036604

    [7]

    Wang X M 2009 Appl. Acoust. 28 1(in Chinese) [王秀明 2009 应用声学 28 1]

    [8]

    Santos J E, Corber J M, Douglas J 1990 J. Acoust. Soc. Am. 87 1428

    [9]

    Cai Y Q, Li B Z, Xu C J 2006 Chin. J. Rock Mech. Eng. 25 2009(in Chinese) [蔡袁强, 李宝忠, 徐长节 2006 岩石力学与工程学报 25 2009]

    [10]

    Li W H 2002 Northwest. Seismological J. 24 303(in Chinese) [李伟华 2002 西北地震学报 24 303]

    [11]

    White J E, Mikhaylova N G, Lyakhovitskiy F M 1975 J. Acoust. Soc. Am. 57 S30

    [12]

    Johnson D L 2001 J. Acoust. Soc. Am. 110 682

    [13]

    Keller J B, Miksis M 1980 J. Acoust. Soc. Am. 68 628

    [14]

    Prosperetti A, Crum L A, Commander K W 1988 J. Acoust. Soc. Am. 83 502

    [15]

    Commander K W, Prosperetti A 1989 J. Acoust. Soc. Am. 85 732

    [16]

    Wang Y, Lin S Y, Zhang X L 2013 Acta Phys. Sin. 62 064304(in Chinese) [王勇, 林书玉, 张小丽 2013 物理学报 62 064304]

    [17]

    Wang Y, Lin S Y, Mo R Y, Zhang X L 2013 Acta Phys. Sin. 62 134304(in Chinese) [王勇, 林书玉, 莫润阳, 张小丽 2013 物理学报 62 134304]

    [18]

    Wang Y, Lin S Y, Zhang X L 2014 Acta Phys. Sin. 63 034301(in Chinese) [王勇, 林书玉, 张小丽 2014 物理学报 63 034301]

    [19]

    Zhu L G 2009 Ship Sci. Tech. 10 64(in Chinese) [祝令国 2009 舰船科学技术 31 64]

    [20]

    Wang H B, Wang Z Q, Zhang H Y, Zhang W P 2005 Shipbuild. China 46 44(in Chinese) [王虹斌, 王芝秋, 张洪雨, 张文平 2005 中国造船 46 44]

    [21]

    Anderson A L, Hampton L D 1980 J. Acoust. Soc. Am. 67 1890

    [22]

    Yang X M, Church C C 2005 J. Acoust. Soc. Am. 118 3595

    [23]

    Mantouka A, Dogan H, White P R, Leighton T G 2016 J. Acoust. Soc. Am. 140 274

    [24]

    Zheng G Y, Huang Y W 2016 Acta Phys. Sin. 65 234301(in Chinese) [郑广赢, 黄益旺 2016 物理学报 65 234301]

    [25]

    Dvorkin J, Nur A 1993 Geophysics 58 523

    [26]

    Biot M A 1941 J. Appl. Phys. 12 155

    [27]

    Hu H S 2003 Acta Phys. Sin. 52 1954(in Chinese) [胡恒山 2003 物理学报 52 1954]

  • [1] 崔志文, 刘金霞, 王春霞, 王克协. 基于Biot-喷射流统一模型Maxwell流体饱和孔隙介质中的弹性波. 物理学报, 2010, 59(12): 8655-8661. doi: 10.7498/aps.59.8655
    [2] 郑广赢, 黄益旺. 气泡线性振动对含气泡水饱和多孔介质声传播的影响. 物理学报, 2016, 65(23): 234301. doi: 10.7498/aps.65.234301
    [3] 宋永佳, 胡恒山. 含定向非均匀体固体材料的横观各向同性有效弹性模量. 物理学报, 2014, 63(1): 016202. doi: 10.7498/aps.63.016202
    [4] 王勇, 林书玉, 莫润阳, 张小丽. 含气泡液体中气泡振动的研究. 物理学报, 2013, 62(13): 134304. doi: 10.7498/aps.62.134304
    [5] 王勇, 林书玉, 张小丽. 声波在含气泡液体中的线性传播. 物理学报, 2013, 62(6): 064304. doi: 10.7498/aps.62.064304
    [6] 王勇, 林书玉, 张小丽. 含气泡液体中的非线性声传播. 物理学报, 2014, 63(3): 034301. doi: 10.7498/aps.63.034301
    [7] 刘启能. 一维固-固结构圆柱声子晶体中弹性波的传输特性. 物理学报, 2011, 60(3): 034301. doi: 10.7498/aps.60.034301
    [8] 苏娜娜, 韩庆邦, 蒋謇. 无限流体中孔隙介质圆柱周向导波的传播特性. 物理学报, 2019, 68(8): 084301. doi: 10.7498/aps.68.20182300
    [9] 胡恒山. 孔隙地层井壁上的声波首波及其诱导电磁场的原因. 物理学报, 2003, 52(8): 1954-1959. doi: 10.7498/aps.52.1954
    [10] 关 威, 胡恒山, 储昭坦. 声诱导电磁场的赫兹矢量表示与多极声电测井模拟. 物理学报, 2006, 55(1): 267-274. doi: 10.7498/aps.55.267
    [11] 张陶然, 莫润阳, 胡静, 陈时, 王成会, 郭建中. 弹性介质包围的球形液体腔中气泡和粒子的相互作用. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20200764
    [12] 孔丽云, 王一博, 杨慧珠. 裂缝诱导TTI双孔隙介质波场传播特征. 物理学报, 2013, 62(13): 139101. doi: 10.7498/aps.62.139101
    [13] 刘家琦, 刘克安, 张新明. 一维双相介质孔隙率的小波多尺度反演. 物理学报, 2008, 57(2): 654-660. doi: 10.7498/aps.57.654
    [14] 杜启振, 刘莲莲, 孙晶波. 各向异性粘弹性孔隙介质地震波场伪谱法正演模拟. 物理学报, 2007, 56(10): 6143-6149. doi: 10.7498/aps.56.6143
    [15] 蒋生蕊, 权宏顺. 弹性连续介质中氢致裂纹传播理论. 物理学报, 1992, 41(1): 46-55. doi: 10.7498/aps.41.46
    [16] 罗俊, 唐孟希, 李芳昱. 轴对称非均匀弹性介质中引力波对声子的作用效应. 物理学报, 1994, 43(8): 1217-1225. doi: 10.7498/aps.43.1217
    [17] 杨慧珠, 杜启振. 方位各向异性黏弹性介质波场有限元模拟. 物理学报, 2003, 52(8): 2010-2014. doi: 10.7498/aps.52.2010
    [18] 杜启振. 各向异性黏弹性介质伪谱法波场模拟. 物理学报, 2004, 53(12): 4428-4434. doi: 10.7498/aps.53.4428
    [19] 包科达. 含椭球包体多相复合介质电导率的有效介质理论. 物理学报, 1992, 41(5): 833-840. doi: 10.7498/aps.41.833
    [20] 冯士德, 冯涛. Biot-Savart流体力学理论与索马里低空急流形成机理的研究. 物理学报, 2011, 60(2): 029202. doi: 10.7498/aps.60.029202
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-01-28
  • 修回日期:  2018-03-08
  • 刊出日期:  2018-06-05

含少量气泡流体饱和孔隙介质中的弹性波

  • 1. 吉林大学物理学院, 长春 130012
  • 通信作者: 崔志文, cuizw@jlu.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:41474098,11134011)、吉林省科技发展计划(批准号:20180101282JC)和声场声信息国家重点实验室开放基金资助的课题.

摘要: 考虑孔隙流体中含有少量气泡,且气泡在声波作用下线性振动,研究声波在这种孔隙介质中的传播特性.本文先由流体质量守恒方程和孔隙度微分与流体压力微分的关系推导出了含有气泡形式的渗流连续性方程;在处理渗流连续性方程中的气体体积分数时间导数时,应用Commander气泡线性振动理论导出气体体积分数时间导数与流体压强时间导数的关系,进而得到了修正的Biot形式的渗流连续性方程;最后结合Biot动力学方程求得了含气泡形式的位移场方程,便可得到两类纵波及一类横波的声学特性.通过对快、慢纵波的频散、衰减及两类波引起的流体位移与固体位移关系的考察,发现少量气泡的存在对快纵波和慢纵波的传播特性影响较大.

English Abstract

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