ارتباط بین خواص دینامیک و استاتیک محیط های متخلخل ترک دار ناهمسانگرد با استفاده از شبیه سازی انتشار امواج آکوستیک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 هیات علمی دانشگاه خواجه نصیر الدین طوسی

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد فیزیک

چکیده

استفاده از امواج آکوستیک در مطالعات ساختار مواد از اهمیت فراوانی برخوردار است. ما در این تحقیق با توجه به این مهم که انتشار امواج صوتی بسیار متاثر از هندسه ی محیطی است که در آن منتشر می شود، به بررسی ارتباط خواص استاتیک با خواص دینامیک محیط می پردازیم. در این پژوهش ابتدا محیط متخلخل ترک دار دو فازی در دو بعد تولید می شود و با توجه به اصول شناخته شده از هندسه محیط، ابتدا ترک‌ها ( به عنوان ناخالصی) با موقعیت مکانی تصادفی وجهت گیری های متمایز که با راستای قائم زاویه ای متغیرمی سازند، تولید می شوند سپس با استفاده از روش تفاضل محدود، به حل عددی معادله ی موج آکوستیک در محیط های شبیه سازی شده می پردازیم. اندازه محیط و چگالی تعداد ترک های محیط به عنوان هندسه ناخالصی ها قابل تغییر می باشد. با حل عددی معادله‌ انتشار موج آکوستیک در این محیط، به ارتباط برخی خواص دینامیکی جبهه ی موج با خواص استاتیک آن پرداخته و روابط مشاهده شده را گزارش می نماییم . نتایج حاصل نشان می دهد با اعمال اثر ناهمسانگردی وتغیر هندسه ی ناخالصی تغییراتی در روابط ایجاد می گردد به طوریکه روابط استخراج شده از این تحقیق می تواند رهیافتی مناسب جهت تحلیل و شناسایی غیر مخرب مواد باشد وتطابق خوبی با نتایج شبیه سازی های بدست آمده در این زمینه دارد .

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Relationship between dynamic and static properties of anisotropic fractured porous media by acoustic wave propagation

نویسندگان [English]

  • Hossein Hamzehpour 1
  • Mahdi Khoshhali 2
چکیده [English]

Acoustic wave’s applications in material structure science studies are very important. Therefore investigation of acoustic wave quality and analyzing of wave propagation and discovering of its relation with martial features has been in great interest for many scientists. Investigation of dynamic properties of porous media and studying of its relationship with static properties has very practical benefits for nondestructive methods in material science. At first the fractures are generated in two dimensional porous medium as a defect’s structures, then propagation of the acoustic waves is studied in simulated samples. We use explicit finite difference (FD) method to solve problem numerically. The results suggest some relationships between wave's dynamic properties and the effects of size and geometry of fractures or defects. The relationships of all the quantities of interest depend on the fractures direction or anisotropic effects. We also study the anisotropic effects on some practical dynamical properties of acoustic wave front. The results suggest some relations between them. The results of this simulation compare with some results that is obtained from different practical and simulation methods.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Acoustic wave
  • Anisotropic fractured porous media
  • Static properties
  • Dynamic properties
c- مراجع

 

[1] P.M. Adler and J.-F. Thovert, “Fractures and Fracture Networks”; Kluwer, Dordrecht. (1999)

[2] J. M. Carcione, “Wave Field in Real Media: Wave Propagation in Anisotropic. Anelastic and Porous Media”; Elsevier, Amsterdam. (2001)

[3] S.Torquato, “Random Heterogeneous Materials”; Springer, New York. (2002)

[4] D. S. Novikov, Els Fieremans, Jens H. Jensen, and Joseph A. Helpern, Nature, (2010).

[5] M. Sahimi, Heterogeneous Materials I and II. Springer, New York. (2003)

[6] J. Aström, M. Kellomäki, M.Alava and J. Timonen, “Propagation and kinetic roughening of wave fronts in disordered lattices”; Phys. Rev. E 56, 6042.( 1997).

[7] S.M.V Allaei and M. Sahimi, “Shape of a wave front in a heterogeneous medium”; Phys. Rev. Lett. 96, 075507,(2006).

[8] D. Sangare, J.-F. Thovert and P.M. Adler, “Macroscopic properties of fractured porous media”; Phys. A 389, 921–935, (2010).

[9] A. Yazdi, H. Hamzehpour and , M. Sahimi, “Permeability, porosity, and percolation properties of two-dimensional disordered fracture networks”;  Phys. Rev. E 84, 046317, (2011).

[10] H. Hamzehpour, V.V. Mourzenko, J.-F. Thovert and P.M. Adler, Percolation and permeability of networks of heterogeneous fractures. Phys. Rev. E 79, 036302, (2009).

[11] H.  Hamzehpour,  F.H. Kasani, M. Sahimi and R. Sepehrinia , “Wave propagation in disordered fractured porous media”; Phys. Rev. E 89, 023301, (2014).

[12] M. Khoshhali and H. Hamzehpour, “Wave front properties of acoustic wave in disorder fractured media”; Transp Porous Med, Springer, (2014).

[13] H.P. Langtangen, “Computational Partial Differential Equations-Numerical Methods and Diffpack Programming”; Springer, New York. (1999)

[14] A.L. Barabási and H.E. Stanley , “Fractal Concepts in Surface Growth”; Cambridge University Press, London. (1995)

[15] M. Sahimi and  S.E. Tajer, “Self-affine fractal distributions of the bulk density, elastic moduli, and seismic wave velocities of rock”; Phys. Rev. E 71, 046301(2005).

[16] S. Feng , L. Golubovic and Y.-Z. Zhang, Phys. Rev. Lett. 65, 1028-1031, (1990).