Распространение линейных волн в насыщенных пористых средах с учетом межфазного теплообмена

• Автор: Дмитриев, Владислав Леонидович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 134 с. : ил.

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РАБОТ ПО АКУСТИКЕ НАСЫЩЕННЫХ ПОРИСТЫХ СРЕД

1.1.0 моделях пористых сред

1.2. Волны в насыщенных пористых средах

ГЛАВА 2. ДИНАМИКА РАСПРОСТРАНЕНИЯ ОДНОМЕРНЫХ

МОНОХРОМАТИЧЕСКИХ ВОЛН В НАСЫЩЕННОЙ ГАЗОМ ПОРИСТОЙ СРЕДЕ

2.1. Основные уравнения

2.2. Распределение температур в ячейке пористой среды

2.3. Распространение монохроматических волн в пористой среде

Выводы по второй главе

ГЛАВА 3. ЭВОЛЮЦИЯ ВОЛНОВОГО ИМПУЛЬСА ПРИ ПРОХОЖДЕНИИ НАСЫЩЕННОЙ ГАЗОМ ПОРИСТОЙ СРЕДЫ КОНЕЧНЫХ РАЗМЕРОВ
3.1. Общие замечания и допущения
3.2. Отражение и прохождение гармонических волн в случае «открытых» границ пористой среды
3.3. Отражение и прохождение гармонических волн в случае «закрытых» границ пористой среды
3.4. Эволюция импульсных возмущений при взаимодействии с пористой перегородкой
Выводы по третьей главе

ГЛАВА 4. ДИНАМИКА РАСПРОСТРАНЕНИЯ ОДНОМЕРНЫХ
МОНОХРОМАТИЧЕСКИХ ВОЛН И ЭВОЛЮЦИЯ ВОЛНОВОГО ИМПУЛЬСА В НАСЫЩЕННОЙ ЖИДКОСТЬЮ ПОРИСТОЙ СРЕДЕ
4.1. Основные уравнения и дисперсионное соотношение
4.2. Отражение и прохождение гармонических волн в случае «открытых» и «закрытых» границ пористой среды
4.3. Эволюция импульсных возмущений при взаимодействии с пористой перегородкой
Выводы по четвертой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
а - радиус поры (м);
а0 - средний радиус пор (м);
Ь - полутолщина стенки поры (м);
Ь0- средняя полутолщина стенки поры (м);
р? - плотность газа (кг/м3);
р$ - плотность среды (скелета) (кг/м3);
р1 - плотность жидкости (кг/м3);
а;, - объемное содержание газовой фазы;
а, - объемное содержание твердой фазы (скелета);
а, - объемное содержание жидкостной фазы;
ие - скорость газовой фазы (м/с);
о, - скорость твердой фазы (скелета) (м/с);
о, - скорость жидкостной фазы (м/с);
Ср - средняя фазовая скорость (м/с);
Сш - фазовая скорость волны в газе (м/с);
- фазовая скорость волны в скелете пористой среды (м/с); С, - фазовая скорость волны в жидкости (м/с);
3 - коэффициент затухания (м"1);
К - комплексное волновое число (м'1); г - мнимая единица; а - круговая частота (с'1);
р0 - давление в газе в невозмущенном состоянии (Па); ря - давление в газовой фазе (Па); р1 - давление в жидкостной фазе (Па);
- напряжение в твердой фазе (скелете) (Па);

В случае насыщения пор среды метаном, коэффициенты затухания обоих типов волн лежат между значениями коэффициентов затухания для пористой среды, насыщенной воздухом и водородом.
Отметим, что вообще в большинстве случаев, как показывают расчеты, коэффициенты затухания «медленной» и «быстрой» волн для насыщенной воздухом пористой среды больше, чем для случаев насыщения пор среды другими газами.
По проведенным исследованиям можно также заключить, что параметры материала скелета пористой среды влияют в основном лишь на затухание и скорость «быстрой» волны, в то время как параметры «медленной» волны зависят от них очень незначительно. С ростом плотности и модуля упругости материала скелета уменьшается затухание «быстрой» волны и увеличивается скорость ее распространения, причем на низких частотах ее скорость несколько ниже, чем для более высоких частот (например, для жесткой резины разность в скоростях на низких и высоких частотах около 2-8 м/с).
На рис. 2.9 показано влияние дисперсности пор среды на затухание и скорость распространения «медленной» волны в пористой среде, насыщенной воздухом, для частот сох =102 с'1 (штриховые линии), а>2 =104 с-1 (сплошные линии). Газосодержание «г0 = 0,9. Линии 1 построены с учетом теплообмена и межфазных сил, линии 2 - с учетом только межфазного теплообмена, линии 3 - с учетом только межфазных сил. Видно, что затухание «медленной» волны увеличивается с уменьшением размеров пор и с увеличением частоты. Роль межфазного теплообмена растет при переходе от более низких частот к более высоким, а также с увеличением размеров пор среды. Скорость распространения «медленной» волны также растет с увеличением частоты и увеличением размеров пор среды.
На рис. 2.10 построены границы, разделяющие области преобладающего влияния на затухание «медленной» волны межфазного теплообмена или межфазных сил. Линии 1 и 2 построены для системы «резина - воздух» с га-