傳播損失這一重要聲吶參數(shù)由海洋環(huán)境的聲學(xué)特性決定。海底沉積物作為海洋環(huán)境的重要組成部分,其聲速和衰減系數(shù)對(duì)海洋中的聲傳播有重要影響。由于微生物活動(dòng)等因素的影響,原本水飽和海底沉積物內(nèi)部生成了一定量的氣體,顯著影響了某些頻段下飽和沉積物的聲速和衰減系數(shù),改變了聲波在海洋中及海底沉積物內(nèi)部的傳播規(guī)律。針對(duì)含氣沉積物的聲傳播問題,本文基于水飽和沉積物中的聲傳播理論—Biot理論,考慮到氣泡在聲波激勵(lì)下產(chǎn)生振動(dòng)這一問題,將氣泡體積振動(dòng)引入到滲流連續(xù)性方程中,創(chuàng)新建立了考慮氣泡振動(dòng)的三相介質(zhì)滲流連續(xù)性方程。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合多孔介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)方程和本構(gòu)關(guān)系,首次得到考慮氣泡體積振動(dòng)的Biot方程。在小振幅波近似下,分別將氣泡在水中和粘彈性介質(zhì)中的線性振動(dòng)近似解引入氣泡體積振動(dòng)的Biot方程,創(chuàng)新建立了第一類（孔隙氣泡）和第三類（沉積物位移氣泡）含氣海洋沉積物聲速頻散與衰減理論模型。在本文建立的模型中,氣泡對(duì)沉積物聲速和衰減的影響規(guī)律分三個(gè)頻段。當(dāng)聲場(chǎng)驅(qū)動(dòng)頻率低于氣泡諧振頻率時(shí),氣泡隨著低頻聲波的激勵(lì)振動(dòng),此時(shí)氣泡的存在使海洋沉積物的壓縮系數(shù)減小,然而微量的氣泡幾乎不改變海洋沉積物的密度,從而導(dǎo)致含氣沉... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：120 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

典型水/沉積物橫截面圖解（翻譯自Rice和Claypool[13]

[124]，如圖2.3所示。對(duì)于單個(gè)氣泡在水中振動(dòng)的物理模型，需要做以下幾點(diǎn)假設(shè)：氣泡保持球形；泡內(nèi)氣體是理想氣體；泡內(nèi)的壓強(qiáng)空間分布均勻；忽略泡內(nèi)包含的水汽；氣泡的中心相對(duì)流體靜止不動(dòng)�？紤]液體的粘滯作用和氣液界面的熱傳導(dǎo)，忽略氣泡的形成、破裂與合并等。在這些前提下氣泡做徑向的受迫振動(dòng)。對(duì)于一個(gè)液體中的球形氣泡，描述其尺寸隨時(shí)間變化的物理量指定為氣泡半徑R ，平衡狀態(tài)下的氣泡半徑0R ，ip 和ep 分別表示氣泡內(nèi)部和外部的壓力，氣體的多方指數(shù)gκ ，表面張力 σ

Fig. 3.11 The diagram of incidence, reflection, and refraction of plane wave at awater/sediment interface考慮一個(gè)二維問題，如圖3.11所示，一平面波以入射角iθ 入射到含氣泡的非飽和多孔介質(zhì)。將入射和反射聲波的位移勢(shì)函數(shù)表示為：iiiφe =k r（3-82）rir wwφV e =k r（3-83）其中i x izk = ik +jk ，r x izk = i k jk ， sinx iwkcω=θ，cosiz iwkcω=θ。沉積物中兩個(gè)縱波的標(biāo)量位移勢(shì)函數(shù)的表示為：1 21 2i is w wφV e V e = +k r k r（3-84）1 21 1 2 2i if w wφ γ V e γV e = +k r k r（3-85）其中sin cosq x qz q q q qk = ik + jk = ik θ +jk θ， q = 1, 2分別代表快縱波和慢縱波。沉積物中的剪切波的矢量位移勢(shì)函數(shù)的表示為：tis h wtψV e =k re （3-86）tif h t wtψ γV e =k re （3-87）其中 sin cost x tz t t t tk = ik + jk = ik θ +jk θ。Stoll[140]指出，對(duì)于平面聲波在海水和孔隙海底之間平坦界面處的反射問題存在四個(gè)邊界條件，可以用來確定4個(gè)未知量：一個(gè)水中的壓縮波場(chǎng)和三個(gè)含氣沉積物中的波

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]平面波與層狀多孔介質(zhì)海底的反射和透射[J]. 周來江,楊士莪.  聲學(xué)技術(shù). 2010(06)
[2]平面波與線性粘彈海底的反射和折射[J]. 周來江,樸勝春,楊士莪.  聲學(xué)學(xué)報(bào)(中文版). 2009(02)
[3]聲波在水-多孔介質(zhì)海底界面上的反射與透射[J]. 彭臨慧,趙燕鵬,郁高坤.  中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2007(04)
[4]BICSQS模型與Biot-Stoll模型海底界面聲波反射和散射的比較[J]. 曹正良,張叔英,馬在田.  聲學(xué)學(xué)報(bào). 2006(05)
[5]海底掩埋物的目標(biāo)強(qiáng)度和回聲信混比[J]. 萬琳,范軍,湯渭霖.  聲學(xué)學(xué)報(bào). 2006(02)
[6]淺�；祉懙拇怪毕嚓P(guān)和海底反射損失與散射強(qiáng)度的反演[J]. 劉建軍,李風(fēng)華,郭良浩.  聲學(xué)學(xué)報(bào). 2004(01)
[7]含流體多孔介質(zhì)的BISQ模型[J]. 楊頂輝,陳小宏.  石油地球物理勘探. 2001(02)
[8]上海淺氣層工程危害機(jī)理試驗(yàn)研究[J]. 呂少偉,唐益群,葉為民.  巖土工程學(xué)報(bào). 2000(06)
[9]聲波在液浸多層多孔介質(zhì)中的反射和透射[J]. 喬文孝,杜光升,聶士忠.  石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 1992(04)
[10]聲波在兩種多孔介質(zhì)界面上的反射和透射[J]. 喬文孝,王寧,嚴(yán)熾培.  地球物理學(xué)報(bào). 1992(02)

博士論文
[1]基于反向散射強(qiáng)度的海底參數(shù)反演方法研究[D]. 于盛齊.哈爾濱工程大學(xué) 2014
[2]非飽和多孔介質(zhì)中波的傳播[D]. 李保忠.浙江大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3095305