Влияние внешних воздействий на упругие свойства флюидонасыщенной гранулированной неконсолидированной среды
Влияние внешних воздействий на упругие свойства флюидонасыщенной гранулированной неконсолидированной среды
Н.В. Ширгина, А.И. Кокшайский, А.И. Коробов
В работе приводятся результаты исследования упругих свойств флюидонасыщенной гранулированной неконсолидированной среды (ФГНС). В качестве модели среды использовалась система плотно упакованных металлических шаров диаметром 2 мм и 4 мм, пространство между которыми заполнялось жидкостями с различными упругими свойствами – этиловым спиртом, глицерином и минеральным моторным маслом SAE 10W-30. Исследовалось влияние статических (внешнее давление) и динамических воздействий (амплитуда зондирующей волны) на линейные и нелинейные упругие свойства ФГНС. Линейные упругие свойства ФГНС исследовались импульсным методом, нелинейные упругие свойства среды исследовались спектральным методом. Экспериментально исследованы зависимости скорости упругих волн от величины внешнего давления и амплитуды зондирующего сигнала, а также зависимости амплитуды второй гармоники от амплитуды сигнала основной частоты. Результаты анализируются на основании теорий Герца и Био.
Показать АннотациюОсобенности спектральных характеристик акустической эмиссии нефтенасыщенных горных пород
Особенности спектральных характеристик акустической эмиссии нефтенасыщенных горных пород
О.Л. Кузнецов, И.А. Чиркин, В.П. Дыбленко, Р.Я. Шарифуллин, Е.Г. Ризанов
Проведены лабораторные и полевые сейсмоакустические исследования по влиянию внешних статистических и волновых возмущений на параметры акустических излучений из геологических сред. В ходе экспериментов осуществлялась непрерывная запись и компьютерная обработка сигналов акустической и сейсмоакустической эмиссии, возникающих в горной среде. Данные сигналы являются информативными параметрами напряженно-деформационного состояния среды и его изменения, с развитием новых полей трещиноватости и новых фильтрационных полей. Установлено существенное влияние флюида-порозаполнителя на характер и степень развития на микроуровне процессов трещинообразования, а также частотный спектр акустической эмиссии в горной среде. Нефтенасыщенная среда выделяет в ходе нагружения меньше энергии в виде излучения – как бы «аккумулируя» ее. Данный процесс сопровождается образованием скачкообразных метастабильных состояний, при этом в различных временных масштабах возникают циклы активности, в начале которых в короткие периоды «затишья» система находится в узловых точках «бифуркации». В них определяется дальнейший путь эволюции системы – либо с тенденцией нарастания упорядоченности и накоплением энергии, либо с нарастанием хаотичности и выделением внутренней энергии. Полученные результаты могут стать основой создания новых высокоэффективных инновационных технологий изучения и разведки недр Земли, а также сейсмоакустического воздействия на продуктивные пласты с целью повышения продуктивности скважин и увеличения нефтеотдачи пластов.
Показать АннотациюЧисленное моделирование волновых процессов в содержащей водонефтяную эмульсию пористой среде
Численное моделирование волновых процессов в содержащей водонефтяную эмульсию пористой среде
Губайдуллин Амир Анварович Болдырева Ольга Юрьевна Дудко Дина Николаевна
Численно исследовано распространение волн в насыщенной водонефтяной эмульсией пористой среде. Для описания движения пористой среды, содержащей эмульсию, используется двухскоростная с двумя напряжениями математическая модель. Эмульсия моделируется степенной жидкостью. В силе межфазного взаимодействия учитываются сила вязкого трения и сила присоединенных масс. Выполнены расчеты по эволюции возмущений в пористой среде, насыщенной водонефтяной эмульсией. Значения параметров эмульсии взяты из экспериментальных исследований других авторов. Проведено сравнение со случаями водо- и нефтенасыщенной пористой среды. Показано, что существует диапазон частот, в котором затухание в пористой среде, содержащей водонефтяную эмульсию, происходит сильнее, чем в водо- и нефтенасыщенной пористой среде. Для рассматриваемой водонефтяной эмульсии были получены оценки значений эффективной вязкости, построены дисперсионные кривые для линейных волн в пористой среде, содержащей водонефтяную эмульсию.
Показать АннотациюНелинейность сдвиговых колебаний вязкоупругой жидкости
Нелинейность сдвиговых колебаний вязкоупругой жидкости
В.В. Гришаев, И.Б. Есипов, М.А. Миронов
Вязкоупругие модули тяжелой сырой нефти медленно эволюционируют пропорционально логарифму времени. Новые исследования зависимости комплексного модуля сдвига от амплитуды деформации выявили логарифмический рост во времени параметра нелинейности для образцов сырой нефти. Эксперименты выполнялись на ротационном реометре в режиме малых гармонических крутильных осцилляций. Установлено, что комплексный модуль сдвига линейно уменьшается с ростом амплитуды сдвиговых возмущений, что возможно при линейной зависимости величины вязкоупругих характеристик исследованного образца нефти от абсолютной деформации среды. Приводятся результаты анализа зависимости первых трех гармоник вязкоупругого отклика на гармонические сдвиговые возмущения для данного образца нефти от амплитуды воздействия и времени
Показать АннотациюАкустическая диагностика процессов «твердофазного горения» смесей органических кристаллов
Акустическая диагностика процессов «твердофазного горения» смесей органических кристаллов
Е.Г. Климчук, А.Л. Парахонский
С помощью разработанных экспериментальной установки и методики измерений обнаружено и зарегистрировано излучение акустических волн (акустическая эмиссия) в процессе «твердофазного горения» смесей органических кристаллов. Предложен спектрально-корреляционный анализ зарегистрированных акустических сигналов как новый эффективный способ исследования особенностей горения, обусловленных движением реакционной среды. С его помощью in-situ диагностированы и идентифицированы процессы, сопровождающие горение, детализировано их пространственно-временное распределение в реагирующем образце. Обнаружены очаговые зародыши реакции в исходной смеси и термическое растрескивание органических кристаллов. Изучена динамика образования пузырьков и пористой структуры продукта во фронте реакции и во время его остывания. Установлен момент смены режима химической реакции. Показана корреляция между структурой получающихся твердых продуктов горения и закономерностями акустической эмиссии, что обусловливает принципиальную возможность акустической сертификации продуктов.
Показать АннотациюДистанционная оценка координат срабатывания импульсного источника в водной среде в условиях интервальной неопределенности измерений координат точек приема сигнала
Дистанционная оценка координат срабатывания импульсного источника в водной среде в условиях интервальной неопределенности измерений координат точек приема сигнала
Ю.С. Крюков, А.В. Агейкин, Ю.В. Коротаев, Е.О. Черепанов
Рассмотрена задача дистанционной оценки координат импульсного источника по относительным задержкам сигналов, принятых гидрофонами радиобуев в пространственно разнесенных точках. Координаты местоположения радиобуев определяются с помощью средств GPS/ГЛОНАСС навигации с некоторой известной погрешностью. Для уменьшения погрешности оценки координат по относительным задержкам рассмотрена переопределенная система интервальных уравнений для четырех разнесенных точек приема. Выведены расчетные соотношения. С помощью математического моделирования определены оптимальные конфигурации размещения точек приема сигнала, при которых погрешности оценок минимальны. Приведены результаты моделирования и результаты экспериментов в мелководной акватории по дистанционной оценке координат.
Показать АннотациюАкустическое исследование изотермы адсорбции водяного пара
Акустическое исследование изотермы адсорбции водяного пара
И.Г. Симаков Ч.Ж. Гулгенов
Для определения изотерм полимолекулярной адсорбции пара воды на поверхности твердого тела предложено использовать поверхностные акустические волны (ПАВ). Показано, что относительное изменение скорости ПАВ пропорционально толщине адсорбционного слоя. Поэтому изотерма изменения скорости ПАВ, в зависимости от степени влажности, характеризует изотерму адсорбции пара. Для калибровки изотермы адсорбции пара предложено использовать оригинальную методику, основанную на определении толщины адсорбционного слоя при температуре нулевого значения температурного коэффициента времени задержки.
Показать АннотациюОб особенностях измерений на низких звуковых частотах в аэроакустике
Об особенностях измерений на низких звуковых частотах в аэроакустике
Б.И. Гончаренко, Е.О. Ермолаева
Проводимые в последние годы сотрудниками кафедры акустики работы по изучению «шумового загрязнения» территорий жилой застройки, находящихся вблизи железных дорог и трамвайных путей, а так же экспериментальные исследования звукового поля локальных шумовых зон (гоночная трасса, аэропорт, полигон) подтверждают необходимость нормирования, как уровней звукового давления, так и колебательной скорости частиц среды в целях контроля за уровнем шумности на низких звуковых частотах. Обсуждаются способы градуировки приемников градиента звукового давления в ближнем поле на воздухе в звукозаглушенной камере и в реальных помещениях.
Показать АннотациюКогерентное обратное рассеяние фазовосопряженных ультразвуковых волн в дисперсных системах
Когерентное обратное рассеяние фазовосопряженных ультразвуковых волн в дисперсных системах
В.Л. Преображенский, П.Н. Ширковский, P. Pernod
Экспериментально и теоретически исследованы процессы распространения ультразвуковых волн с обращенным фронтом в неподвижных и движущихся случайных средах, содержащих микровключения в виде пузырьков газа и твердых микросфер. Обращение волнового фронта звука на частоте 10 МГц осуществлялось методом запорогового параметрического преобразования. Экспериментально установлено качественное различие статистических свойств рассеянного и обращенного акустических полей. В отличие от регистрируемых стохастических сигналов рассеянных волн, сигналы обращенных волн носят регулярный характер и более информативны при определении концентрации и характеристик рассеивателей. Построена теоретическая модель, описывающая наблюдаемые особенности когерентного обратного рассеяния фазосопряженных волн.
Показать АннотациюХарактеристики акустических волн в анизотропном цилиндрическом волноводе из ниобата лития
Характеристики акустических волн в анизотропном цилиндрическом волноводе из ниобата лития
А.А.Теплых, Б.Д.Зайцев, И.Е.Кузнецова
В настоящее время хорошо исследованы акустические волны, распространяющиеся в изотропных цилиндрических волноводах, а также в волноводах, изготовленных из пьезокерамики. Ранее было показано, что некоторые компрессионные моды в пьезокерамических волноводах обладают высоким коэффициентом электромеханической связи, что делает их привлекательными для создания различных акустоэлектронных устройств. Однако пьезокерамика для изготовления данных волноводов должна обладать продольной электрической поляризацией, что затрудняет изготовление достаточно длинных волноводов. Более технологичным представляется изготовление цилиндрических волноводов из пьезоэлектрических кристаллов, например, ниобата лития. Однако в этом кристалле отсутствуют направления с аксиальной симметрией, что существенно усложняет проведение расчетов. В настоящей работе проведено теоретическое исследование акустических волн, распространяющихся в цилиндре из ниобата лития, кристаллографическая ось Z которого совпадает с осью цилиндра. Для решения данной задачи в работе применяется метод конечных элементов, который позволил определить собственные частоты колебаний цилиндра. Рассчитаны фазовые скорости волн различных порядков в исследуемом волноводе. Проведено сравнение с результатами, полученными полуаналитическим методом, в котором материал ниобата лития полагался поперечно-изотропным, дана оценка погрешности, к которой приводит отсутствие учета анизотропии материала волновода. Предсказано существование пьезоактивных акустических волн с преимущественно тангенциальной поляризацией, что было бы невозможно без учета анизотропии.
Показать Аннотацию