黏性介质内部质点振动瞬态过程及其应用

为了探究黏性介质内部质点振动的瞬态过程及其频谱特性,明确内在噪声的产生机制与应用价值,采用阻尼振荡弹簧振子模型,推导黏性固体介质内部质点的声学冲击响应和系统函数,基于内在噪声元和线性叠加原理,分析多频力作用下质点的运动状态,提出多频内在噪声概念及提取方法,并以页岩、T-砂岩(Tayler Sandstone)、O-页岩(Oil Shale)为样本进行数值模拟。研究结果表明:①静止质点在单频简谐力作用下从静止到稳态振动,以及简谐力消失后从稳态到静止的两个瞬态过程的频谱为内在噪声,据此提出内在噪声元及多频内在噪声概念。②单频简谐力作用时,质点振动含瞬态过渡和稳态正弦振动,幅度谱含作用力频率(冲激脉冲)和内在噪声频率(宽频),中心频率处相位有180°突变,频率越靠近中心频率,瞬态持续时间越短、幅度越大。③多频力作用时,各频率分量对应不同瞬态和稳态,频率远离中心频率时瞬态持续时间长,等于中心频率时瞬态最短、幅度最大。④不同介质中心频率不同(O-页岩2.129 MHz,T-砂岩1.695 MHz,页岩1.382 MHz),刚度越大中心频率越大,黏性增加则幅度谱幅值减小,单频力更易提取内在噪声信息。结论认为,内在噪声与黏性固体的物理特性(黏度、刚度等)和内部结构密切相关,可通过提取内在噪声反演介质物理特性及内部结构异常,为建立新的集总质点振动传输网络模型奠定基础,在随钻声波测井等领域具有潜在应用价值。

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本文档关键词:黏性,介质,振动,及其,内部