波在分数Maxwell流体饱和孔隙介质界面的反射和透射

摘要

为了准确描述弹性波在流体饱和孔隙介质中的频散和衰减特征,需要研究流体的非牛顿效应。作为当前一种热门的非牛顿流体模型,分数Maxwell模型还没有应用到孔隙介质的弹性波领域。通过对分数Maxwell流体在周期性振动圆管中流动的分析,给出黏滞系数修正因子,由此来表示孔隙流体非牛顿效应的影响。推导了波从弹性固体射向孔隙介质时,在两个半空间分界面的反射和透射系数,其中孔隙介质充满数Maxwell流体。以往研究波在孔隙介质界面反射和透射时,由Snell定理会给出物理意义不明确的复数角度。按照非均匀波讨论,由Snell定理给出的角度为实数,物理意义明确。发现波由弹性固体射向孔隙介质时,孔隙介质中3种类型波的传播方向不同,但衰减方向均垂直于界面。通过数值算例,以及与牛顿流体饱和的情况对比,考察了孔隙流体非牛顿效应对反射和透射系数的影响。结果表明:当孔隙介质充满分数Maxwell流体时,波在界面的反射和透射情况,明显不同于充满牛顿流体的时候。