Page 244 - 《应用声学》2023年第2期

432 2023 年 3 月

纵向表面波衰减随着频率的增大而增大，其原因可 3 结论
能是频率的增大导致孔隙介质中流体的耗散作用
由黏滞力转化为惯性力为主；当频率相同时，表面波 本文利用正交曲线坐标系，系统地研究了孔隙
的衰减随孔隙度的增大而增大，孔隙度的增大意味 介质圆柱纵向表面波的传播特性。首先在正交曲线
着孔隙介质中的流体含量增多，导致其耗散能量也 坐标系下推导出纵向表面波的频散方程，得到相应
增大，从而引起表面波更大的衰减。从图 9 中可以 的频散曲线，结果表明表面波相速度随频率的增大
看出，衰减因子随频率增大而减小，表明在同一孔隙 而增大，且最终趋向于孔隙介质的平面 Rayleigh 波
度下，衰减因子越小表面波的衰减反而越大。 速度。然后，对比了纵向导波最低模态与纵向表面
波的频散曲线，发现当频率足够大时，导波最低模态
2400
的相速度趋近于表面波速度。最后，分析了曲率半
径对表面波频散的影响，以及孔隙度对表面波频散
ᄱᤴए/(mSs -1 ) β  =0.05 随曲率半径的增大而增大，且当曲率半径足够大时
2200
和衰减的影响。结果表明，同频率下表面波相速度
频散曲线几乎与平面Rayleigh 波速度相同。当孔隙
2000
β =0.10
β =0.15 度变化时，表面波的频散和衰减都会受到明显影响：
在同一频率下，表面波相速度随着孔隙度的增大而
1800 减小，且孔隙度直接决定体波速度大小，导致不同孔
0 2 4 6
ᮠဋ/MHz
隙度下的相速度频散曲线最终趋向的稳定值各不
图 7 不同孔隙度下的表面波频散曲线对比 相同；表面波因孔隙介质的耗散作用在传播方向会
Fig. 7 Dispersion curves with different porosity 产生衰减，且衰减随着孔隙度增大而增大。
2.0
β =0.05 参 考 文 献
β  =0.10
1.5
β  =0.15
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Fig. 9 Attenuation factor with different porosity Yan Shouguo, Xie Fuli, Zhang Bixing. Attenuation of