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平面波的传播问题通常可以归结为一维波动方程的定解问题。在非均匀介质中,即使简单的一维波动方程也需要借助于数值方法获得近似解。3层5点古典差分格式是计算偏微分方程一种常用算法,作为一种显式迭代格式,需要满足稳定性条件 ,其中 为波速, 为空间采样间隔, 为时间采样间隔。当 时, ,古典差分格式达到临界稳定状态。在这种情况下,平面波在 时间内的传播距离恰好等于空间采样间隔,差分格式真实地反映了平面波的传播原理,因而可以得到一维波动方程的精确解。但是,由于在非均匀介质中存在不连续的波阻抗界面,此方法不适于计算非均匀介质的波场。为了将临界稳定情况下的古典差分格式推广应用至非均匀层状介质,提出了一种能够处理波阻抗界面的有限差分格式,并应用傅里叶分析法得到其稳定性条件。模型算例验证了此算法的正确性。 相似文献
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提出了慢度和偏振的摄动完全是由平面波非均匀性参数D引起的观点,改进了Cerveny和Psencik提出的计算各向异性弱粘弹性介质中非均匀平面波慢度和偏振的摄动公式,给出了在形式上更为简单的摄动公式。与原有的公式相比,新的摄动公式对均匀平面波是精确的,并且在形式上更加简洁。对一个二维横向各向同性弱粘弹性介质模型,根据新的摄动公式与原有的摄动公式及精确公式,用数值方法分别模拟了平面波(qP,qSV,qSH)沿传播向量方向的慢度虚部Im(σ)和质点振动。比较发现,用新的摄动公式得到的qP和qSV波的慢度虚部Im(σ)和质点振动比原有的摄动公式更精确, 而对qSH波两种方法近似效果相差无几。经过综合比较,可以断定新的公式要优于原有的公式。 相似文献
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探讨了将蒙特卡罗(Monte Carlo)方法应用于多尺度非均质含水层中溶质运移模拟的方法。所研究的含水层由两种具有不同渗透系数统计特征的多孔介质所组成,每一种多孔介质是非均质的,且其渗透系数场符合平稳假设,而整个模拟区的渗透系数是非平稳的。Monte Carlo方法要求参数是平稳的,因此,分别对两种多孔介质产生若干随机渗透系数场后,用两种方法进行组合,并进行溶质运移的模拟计算。通过对计算结果的分析,综合考虑计算精度、计算时间等因素,得出了处理多尺度非均质多孔介质中溶质运移问题的较好方法。 相似文献
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Biot介质密度参数的容差密度表达 总被引：3，自引：2，他引：1
探讨了Biot介质密度参数的表达形式。首先给出Biot介质地震波场的基本方程;然后基于动能方程,分别得到了开放边界条件和闭合边界条件的密度,进而用这两个密度的差值定义了“容差密度”,容差密度突出了孔隙介质宏观的平均状态,回避了孔隙形态等细节问题,在此基础上推导出Biot介质密度参数的容差密度表达形式;最后对密度参数的表达式进行了分析讨论,深化了Biot介质密度参数的认识,特别指出耦合密度的负值性是动能的非负性和惯性力的平衡关系所约束的结果。 相似文献
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多孔介质的微观结构对可溶性污染物的运移具有重要影响。文章利用随机生长四参数生成法(Quartet Structure Generation Set, QSGS),构造具有各向异性孔隙结构的黏土多孔介质,且其固相颗粒具有随机性的粗糙表面。通过Stokes方程与对流扩散方程（ADE）耦合计算得到微观孔隙结构的非均匀水流场与浓度场。对黏土微观结构的非均匀水流场和浓度场进行分析,研究不同截面位置上水流分布情况,在脉冲注入的条件下讨论黏土微观结构对于可溶性污染物运移的影响。结果表明:具有随机性的黏土微观孔隙结构是导致水流场水流速度分布不均匀的主要因素;黏土中微小空隙或死端孔隙往往容易残留高浓度污染物,造成污染穿透曲线的“托尾”现象,也是污染后期的主要污染残留位置。 相似文献
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基于弹性波在非饱和多孔介质与单相弹性介质中的传播理论,考虑在非饱和土地基中设置一定厚度的复合多层波阻板（复合多层波阻板以3层为例）,利用Helmholtz矢量分解定理,推导了非饱和土地基中S波通过复合多层波阻板的透射、反射振幅比的解析解。通过数值算例,分析了层间波阻板剪切模量和密度等物理力学参数对非饱和土地基中S波通过复合多层波阻板时传播特性的影响规律。结果表明：复合多层波阻板中层间波阻板材料的剪切模量和密度对透反射系数影响显著。复合多层波阻板是一种有效的隔振屏障,严格控制层间波阻板的剪切模量和密度可以获得最佳隔振效果,这为复合多层波阻板在地基振动控制领域中的应用提供理论指导。 相似文献
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Scattering of an elastic wave by a cylindrical shell embedded in poroelastic medium is investigated theoretically with the assumption that the shell material is also a porous elastic medium. The porous medium is modellized via Biot's theory and the scattering by cylindrical shell is expressed by the definition of scattering matrix. The normal mode expansion technique is employed for analysing the scattering field, and the asymptotic solutions of displacements, stresses and pore pressure are derived. Two limiting cases‐scattering by a poroelastic cylinder in Biot medium and a elastic cylindrical shell in elastic medium are obtained from the general solutions. The dispersion curves of displacement amplitude at the interface of shell and medium is compared with the case of elastic shell. The scattering amplitude associated with the fast, slow and transverse waves are identified by numerical simulation. Furthermore, the influence of the poroelastic property of shell material on scattering amplitude is analysed. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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基于非饱和多孔介质的研究成果，考虑热效应和孔隙流体迂曲度的影响，研究了非饱和土中热弹性波的传播特性。利用非饱和土中耦合热的固-液-气三相介质的质量平衡方程、渗流连续方程、动量平衡方程和广义非Fourier热传导定律，建立了问题的热弹性波动方程。通过引入势函数，经过理论推导给出了非饱和土中热弹性波的弥散特征方程。结合数值算例，分析了几类热弹性波的波速和衰减系数随迂曲度、热膨胀系数和介质温度等热物理参数的变化规律。结果表明：孔隙水迂曲度的增大将引起P1波、P3波和S波的波速增大，而孔隙气体迂曲度的增大仅使得P2波的波速增大；热膨胀系数的增大将造成P1波波速的增大和热（T）波波速的减小；介质温度的升高将引起各类热弹性波波速的增大；频率、热膨胀系数和介质温度的变化对各类热弹性波的衰减系数均有较大影响，不可忽视。 相似文献
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基于单相弹性介质与非饱和多孔介质中波的传播理论和Snell定律,研究了P1波从非饱和土介质中入射到波阻板（wave impeding block,WIB）时的传播特性。推导了P1波在非饱和土地基中通过波阻板后反射波和透射波振幅比的解析解,分析了反射波振幅比和透射波振幅比与波阻板的剪切模量、密度以及入射角、入射频率、饱和度等各种参数的关系曲线,从而得到这些参数对非饱和土地基中波阻板隔振效果的影响规律。数值结果表明：波阻板隔振屏障的剪切模量和密度对其隔振性能影响较为显著,当波阻板剪切模量和密度在一定范围内时波阻板隔振屏障可获得较好的隔振性能;入射角对波阻板隔振性能影响较大,而入射频率对其隔振效果影响很小。 相似文献
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基于弹性波在冻结饱和多孔介质与单相弹性介质中的传播理论,研究了平面P波在饱和冻土介质与单相弹性介质分界面上的透反射问题。利用Helmholtz矢量分解定理,根据分界面上的边界条件,获得了平面P波从单相弹性介质入射到饱和冻土介质分界面上透反射振幅比的理论表达式。通过数值计算,分析了在不同入射频率、胶结参数、孔隙率、饱和度和接触参数下,弹性波的透反射振幅比随入射角变化的关系。研究结果表明：P波从单相弹性介质垂直入射到饱和冻土介质分界面上时只有反射P波和3种透射P波产生,当掠入射时只产生反射而没有透射现象发生。入射频率、胶结参数、孔隙率、饱和度以及接触参数等参数对反射波和透射波的振幅比影响显著。 相似文献
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M D Sharma 《Journal of Earth System Science》2018,127(1):7
Propagation of surface waves is discussed in a cylindrical borehole through a liquid-saturated porous solid of infinite extent. The porous medium is assumed to be a continuum consisting of a solid skeletal with connected void space occupied by a mixture of two immiscible inviscid fluids. This model also represents the partial saturation when liquid fills only a part of the pore space and gas bubbles span the remaining void space. In this isotropic medium, potential functions identify the existence of three dilatational waves coupled with a shear wave. For propagation of plane harmonic waves along the axially-symmetric borehole, these potentials decay into the porous medium. Boundary conditions are chosen to disallow the discharge of liquid into the borehole through its impervious porous walls. A dispersion equation is derived for the propagation of surface waves along the curved walls of no-liquid (all gas) borehole. A numerical example is studied to explore the existence of cylindrical waves in a particular model of the porous sandstone. True surface waves do not propagate along the walls of borehole when the supporting medium is partially saturated. Such waves propagate only beyond a certain frequency when the medium is fully-saturated porous or an elastic one. Dispersion in the velocity of pseudo surface waves is analysed through the changes in consolidation, saturation degree, capillary pressure or porosity. 相似文献
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建立含有可压缩粘滞流体的多孔隙垂向非均匀弹性固体内之应力波传播理论。论述了其中的一个问题。即当Ｐｏｉｓｅｕｉｌｌｅ流动假设成立的低频率范围且流体与固体的质量密度可相比拟（例如含水饱和岩石之类）时，流体与固体间虽有相对运动但无摩擦的情形。在一定的近似条件下，可以存在两类膨胀波和一类旋转波，它们都存在频散 相似文献
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跨孔电磁法衰减层析成像是一种利用电磁波振幅信息的方法,通过发射端到接收端电磁波的振幅变化来反演介质衰减常数分布。发射端振幅也就是初始振幅,一般情况下是未知的,它的精度很大程度上影响到层析成像结果,需要在反演前得到或者通过特殊反演方法来处理。本文总结了4种初始振幅处理方法——线性拟合法、矩阵反演法、双频电磁波法以及相邻道比值法,通过合成数据验证了这四种方法的可行性,并且指出了每种方法的优缺点:线性拟合法适合物性变化不大的情况;矩阵反演法对物性情况要求不高,但计算量较大;双频电磁波法能直接得到电导率分布,但只适合良导体情况;相邻道比值法适用情况最广,但容易受干扰影响。 相似文献
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The propagation of elastic waves along a cylindrical borehole filled with/without liquid and embedded in an infinite porous
medium saturated by two immiscible fluids has been studied. The theory of porous media saturated by two immiscible fluids
developed by Tuncay and Corapcioglu (1997) is employed. Frequency equations determining the phase velocity of axial symmetric
waves are obtained. It is found that the surface waves along cylindrical borehole are dispersive. The dispersion equation
of Rayleigh-type surface waves along the boundary of a poroelastic solid half-space saturated by two immiscible fluids is
also obtained. Some special cases have been deduced and the dispersion curves are obtained numerically for a peculiar model.
It is found that the density of fluids affects the Rayleigh mode. 相似文献
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基于Leclaire对饱和双相孔隙弹性介质Biot模型的扩展,研究含有两种不同固相组分的三相多孔弹性介质中体波的传播特性。以饱和冻土为例,分析了各相体积分数、颗粒形状,接触参数等因素对波动方程中惯性参数、黏性参数、刚度参数的影响;对该三相介质模型进行了退化,分析了孔隙中只含液态水或固态冰时体波的特性;以饱和冻土为例,通过数值计算,探讨了饱和冻土中体波的相速度和衰减系数与胶结参数、接触参数、频率、饱和度、孔隙率等参数的关系。结果表明：与一般的饱和土不同,饱和冻土中存在5种体波,即3种纵波和2种横波;5种体波均具有弥散性和衰减性,且P1波、S1波弥散性和衰减性远小于P2、P3、S2波;胶结参数、饱和度、孔隙率对5种体波的传播特性影响显著,接触参数对传播特性影响较小。 相似文献