Работа поддержана грантом РФФИ 19-31-60015 «Перспектива»
Исследование распространения возмущений в пузырьковой жидкости, представляет значительный научный и практический интерес в связи с широким распространением таких систем в природе и в промышленности.
Задачи распространения ударных волн в насыщенных пористых средах являются актуальными в связи с изучением эффективности временных защитных сооружений, вопросами акустического каротажа и зондирования, моделирования хаммер эффекта при гидроразрыве пласта.
Известно большое количество трудов, посвященных изучению процессов распространения волн в пористых средах [1-5]. С другой стороны остается малоисследованны распространения волн в жидкости, в которой находятся пузырьки конечных размеров.
В настоящей работе теоретически исследуются волновые процессы в пористой среде насыщенной газожидкостной смесью с учетом межфазных сил взаимодействия между скелетом пористой среды и жидкостью. Записана общая система уравнений и физических соотношений, описывающая распространение фильтрационных волн в пузырьковой жидкости. Получено дисперсионное соотношение, на основе которого исследована зависимость коэффициента затухания и фазовой скорости от частоты.
По результатам расчетов можно сделать следующие выводы.
Необходимо отметить, что в более низких частотах скорость «быстрой» и «медленной» волн в насыщенной пузырьковой жидкостью пористой среде ниже, а затухание выше, чем в пористой среде, насыщенной только жидкостью. При этом с увеличением частоты скорости волн достигают таких же значений, что и для чистой жидкости.
Декременты затухания «медленной» волны в более мелкодисперсной среде для частот 
декремент затухания для соответствующих частот больше. Это связано с тем, что мелкие поры создают большее сопротивление потоку газожидкостной смеси, чем крупные, в связи с увеличением удельной поверхности и соответственно с увеличением влияния межфазных сил. Отметим, что в диапазоне частот для «быстрой» волны декремент затухания в случае размеров пор 
больше, чем для случая 
. С уменьшением размера пор среды происходит уменьшение скорости «медленной» волны для высоких частот. Также следует отметить, что в области высоких частот для более мелкодисперсной среды скорость «медленной» волны на 34 м/с меньше. Скорость «быстрой» волны в случае 
больше на 50 м/с, чем для случая во всем диапазоне частот. Это связано с тем, что в случае мелкодисперсной среды увеличивается объёмное содержание скелета, что способствует увеличению скорости «быстрой» волны.
|
|
1. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. Ч. 2 М.: Наука. 1987. - 360 с.
2. Донцов В.Е., Накоряков В.Е. Волны давления в газожидкостной среде с расслоенной структурой жидкость пузырьковая смесь. Прикладная механика и техническая физика. - 2003. № 4. - С. 102-108.
3. Гималтдинов И.К., Дмитриев В.Л., Ситдикова Л.Ф. Динамика звуковых волн в насыщенных парогазовой смесью пористых средах. Теплофизика высоких температур. 2014. Т. 52, № 4. С. 572-580.
4. Городецкая Н. С. Волны в пористо-упругих насыщенных жидкостью средах. Акустический вестник. 2007, Т. 10. № 2. С. 43-63.
5. Гималтдинов И.К., Ситдикова Л.Ф., Дмитриев В.Л., Левина Т.М., Хабеев Н.С., Song W. Отражение звуковых волн от пористого материала в случае наклонного падения. Инженерно-физический журнал. 2017. Т. 90, № 5. С. 1098-1108.