层状介质中声波传播的一维数学模型

针对层状介质的超声参数的辨识问题，提出了一种新的时域数学模型，并进行了数值仿真。通过与已有的频域模型比较，证明了该数学模型的正确性。该时域数学模型可以清晰地揭示声波在层状介质中的垂直传播规律。     

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。     

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。     

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。     

一类声波传播方程解的时间衰减率

研究一类声波传播方程ut+(u2/2)x=t2uxx.我们说明当初值的Lp(R)范数有界时,可以获得解u的L∞范数的代数衰减率,这里p=2s,s是不小于1的正整数。     

声波在弹性介质中的传播问题研究

固体介质除了可以产生体积形变外还会产生切形变，变形时会激起压缩波和切变波，这两种波在介质中传播时的速度不同，这决定于介质的弹性模型和密度，皮在介质表面层传播时会形成瑞利波，其波速小于横波速，弹性介质对声波的吸收机制，主要表面为几何振幅衰减现象和物理振幅衰减现象，而高弹性表变介质则具有明显的弹性滞后现象，其应力－应变关系在Ｔ－ε图上表现为一椭圆，本文详细讨论离上述现象并作了理论分析。     

声波在一维准周期系统中的传播

研究了声波在一维准周期系统中的传播问题 .通过转移矩阵的方法 ,数值地得到了系统的传播系数TN、反射系数RN、能流密度JN、能量密度EN,给出了以上各量与传播长度N以及频率之间的关系 ,发现这些量存在着与周期系统不同的准周期性质 ,能流及能量密度都具有分形结构 .最后 ,给出了相应的理论解释     

平面脉冲声波在多孔介质中传播的频移

利用传递函数,得到了平面脉冲声波在传播过程中任意位置处频谱的计算方法,用这种方法可以评价脉冲声波的主频偏移程度,给出了多孔介质中脉冲快纵波主频偏移的数值计算实例,计算结果表明,在一个有限的频带内,介质的声衰减与频率近似成线性关系,脉冲声波的主频偏移与介质的衰减,场点距声源的距离呈正比。该结果有利于利用脉冲声波的主频偏移来评价介质的声衰减。     

声波传播现象演示仪

声波传播现象演示仪在初中物理教学中有着非常大的作用,对于学生学习声音的发生和传播有很大的帮助。我们将原先的实验装置进行改进,将抽象的事物具体化,让学生更加形象直观地把握这一知识点。在实际的初中物理教学中,具有一定的推广价值。     

耦合钻井液钻柱声波传播特性研究

钻井过程中非常规钻井液的应用,使得随钻数据无法通过传统的钻井液脉冲方式传输,迫切需要更高数据传输速率和受工作环境影响更小的井下随钻无线传输技术。基于钻柱信道的井下信息声波传输技术是较为理想的随钻数据无线传输方式,为给声波传输系统的设计提供理论依据,针对钻柱信道中的声波传播特性进行了研究。研究结果表明:钻柱信道具有通带和阻带相间的梳状滤波器特征,频带分布具有一定的周期性和对称性特征。钻柱结构决定了其信道通阻带的分布情况,随着钻杆根数的增加通带内小谱峰的个数增加,信道传输能力下降,结构尺寸不一致会使通带变窄,声波传输性能下降。     

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.     

含地下孔洞层状半空间中瞬态波的传播

针对任意层数层状半空间的波动问题,采用相应介质域基本解在时域中建立了层状半空间的边界积分方程,系统地给出其离散求解的基本公式及数值化实施的计算技术.给出的边界元算法可以直接求解含孔洞任意层数层状半空间介质的波动问题而无需对各层交接面离散和设立自由度,从根本上克服了这类问题传统边界元法分区算法的弊端,大幅度减少了离散自由度,提高了求解效率.数值实例验证了上述方法的可行性及可靠性.     

复杂介质中地震波传播的数值模拟

提出了复杂介质中地震波传播数值模拟的有限体方法,有限体方法具有与有限元方法相同的网格剖分的灵活性,但计算工作量和存储量少得多。数值结果表明了算法的有效性。     

爆炸应力波在层状岩体中的传播与衰减

针对层状岩体的特征,研究爆炸应力波中的平面波在层状岩体界面上的透、反射关系以及球面波在各岩层中的衰减特性,分析爆炸应力波在层状岩体中的传播和衰减规律.研究表明,爆炸应力波在各层岩体中随传播距离的增加而衰减,衰减速度分别与各层岩体的衰减系数有关;爆炸应力波在经过不同岩层界面时的强度增减与层面两侧岩体的阻抗有关.在相同传播距离内,层数较多、软硬相间的层状岩体对爆炸应力波有更大的衰减.当爆炸应力波经层状岩体传播后作用于地下结构时,层状岩体能更好地保护其下方的结构.     

利用超声回波识别分层介质结构

研究了利用ＢＰ神经网络进行分层介质结构超声识别的方法。应用理论模型分析了不同分层介质结构的回波，研究了用ＢＰ神经网络进行介质结构识别的算法与性能，结果表明它具有良好的识别效果，实际分层介质结构的正确识别率在９０％以上。     

浅层震动波传播特性模型分析

依据震动波的振幅和频率衰减吸收特性,分别以Maxwell、Kelvin-Voigt和标准线性粘弹性介质为震动波传播介质,建立了这三种介质中震动波的传播特性模型。通过实验,计算比较三种模型预测波形与实测波形的相似系数,验证了建立的三种模型的描述效果可以用来描述浅层震动波传播特性。     

带压电层圆柱形杆中波的传播

基于Hamilton原理的矩阵形式,得到带压电层圆柱形杆中波传播的基本方程式;采用幂级数的不同幂次近似方法表达杆件中的位移函数;通过变分求得特征方程式;进而求得弹性简谐波在带压电层的圆柱杆件中传播时的频散关系和位移场.通过实例计算,得到了压电圆柱杆件中波传播的频散关系,讨论了压电层对波传播的影响.计算结果表明,这种方法能够得到较好的收敛结果.     

岩石中声波衰减的复合Q模型

依据建立的岩石复合Q模型,探讨了品质因数Q值与频率、饱水度及压力的关系。合理解释了一些实验现象,得出:干燥岩石 Q值与频率无关;含水岩石 Q值与频率有关。若施加频率远小于谐振频率,Q 值与频率弱相关。S 波衰减峰值发生在饱水度为100％时,而 P波衰减峰值发生在饱水度为 60％—90％范围内。     

电导率正弦时变媒质中电磁波传播特性的有限差分法研究

从时变媒质中的麦克斯韦方程出发,首先推导出线性、均匀、各向同性的时变媒质中电场和磁场波动方程的一般表达式,然后应用有限差分法,推导出一般情况下电场的时间推进计算公式,计算得到了一种电导率随时间正弦变化的电场数值解。结果表明,在该电导率时变媒质中传播的电磁波的电场有明显的振荡衰减的现象,且随着系数a1和a2增加电场幅度的衰减更快,其中系数a1的增加对电场衰减速度的影响最大。另外,电场振荡衰减过程中频率没有改变,故在此电导率时变媒质中传播的电磁波不存在“频移现象”     

基于剪切层扇形分层模型的射流声传播分析

通过计算流体力学建立一种扇形分层剪切层速度模型,并以此为基础用几何声学方法推导整个射流结构的声传播模型.以实际开口式风洞为研究对象,用数值仿真给出射流结构速度分布.建立速度随角度均匀变化的扇形分层剪切层速度模型.用声折射理论推导不同速度层之间的声传播.以声漂移量为指标对射流声传播模型进行声学风洞试验验证,证明本模型对声漂移量的预测精度更高,在高风速、剪切层较厚的情况下,优势尤为明显.