Interaction of elastic waves with a fluid-saturated porous solid boundary

• Autorzy: Cieszko M. , Kubik J.

Warianty tytułu

PL

Oddziaływanie fal sprężystych z brzegiem nasyconego płynem ośrodka porowatego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The problem of energy reflection and transmission of an oblique incident plane harmonic wave at the surface of an elastic porous solid halfspace immersed in fluid is considered. The case of pure elastic behaviour of the system with incompressible material of skelton is analysed. Considerations are based on the two parametric theory of fluid-saturated porous solid in which the isotropic pore structure is described by the volume porosity and the parameter characterising tortuosity of pores. The influence of mechanical properties of both the physical constituents and angle of wave incidence on the energy reflection and transmission coefficients is analysed. Two general cases of the wave interaction are investigated: waves incident from the bulk fluid on the surface of porous halfspace, and waves (fast, slow and shear) incident from a fluid-saturated porous solid. Calculations have been made for the system composed of porous fused glass bead solid filled with water in one case and with ethyl alcohol in the other case and diagrams of the results have been shown.

PL

W pracy rozważono zagadnienie odbicia i przenikania fal harmonicznych ukośnie padających na powierzchnię porowatej półprzestrzeni zanurzonej w płynie. Przeanalizowano czysto sprężyste zachowanie się układu o nieściśliwym materiale szkieletu. Do rozważań wykorzystano dwuparametrową teorię deformowalnego ośrodka porowatego nasyconego płynem, w której struktura porów szkieletu charakteryzowana jest przez porowatość objętościową i krętość porów. Przeanalizowano wpływ mechanicznych własności składników fizycznych oraz kąt padania fali na energetyczne współczynniki odbicia i przenikania fal. Rozważono dwa przypadki: gdy fala pada na powierzchnię porowatej półprzestrzeni od strony samego płynu oraz przypadek, gdy fale (szybka, wolna i poprzeczna) padają od strony nasyconego płynem porowatego ośrodka. Obliczenia przeprowadzono dla ośrodka porowatego ze spiekanych kulek szklanych wypełnionych wodą w jednym przypadku oraz alkoholem etylowym w drugim przypadku.

Słowa kluczowe

EN

saturated porous solids; wave reflection

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 1998
• Tom: nr 3
• Strony: 561--580
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys.

Twórcy

autor

Cieszko M.

• Department of Environmental Mechanics, Pedagogical University in Bydgoszcz

autor

Kubik J.

• Department of Environmental Mechanics, Pedagogical University in Bydgoszcz

Bibliografia

• 1. ALBERT G.A., 1993, A Comparison Between Wave Propagation in Water-Saturated and Air-Saturated Porous Materials, J. Appl. Phys., 73, 28-36.
• 2. BlOT M.A., 1956, Theory of Propagation of Elastic Waves in Fluid-Saturated Porous Solid, JASA, 28, 168-178.
• 3. CIESZKO M., 1992, Influence of a Rigid Skeleton Pore Structure on Wave Propagation in a Fluid-Filled Porous Medium, TiPM, 9, 61-71.
• 4. CIESZKO M., KUBIK J., 1993, On the Compatibility Conditions in the Fluid-Saturated Porous Solid Contact Problems, Arch. Mech., 45, 1, 77-91.
• 5. CIESZKO M., KUBIK J., 1996, Constitutive Relations and Internal Equilibrium Condition for Fluid-Saturated Porous Solid. Linear Description, Arch. Mech., 48, 5, 911-923.
• 6. CIESZKO M., KUBIK J., 1996, Constitutive Description of Fluid-Saturated Porous Media with Immiscible Elastic Constituents, In Problems of Environmental and Damage Mechanics, edit. W.Kosinski, R.de Boer, D.Gross, Proceeding of SolMec'96 Conference, 39-52.
• 7. DERESIEWICZ H., 1960, The Effect of Boundaries on Wave Propagation in Liquid-Filled Porous Plane. I. Reflection of Plane Waves at a Free Plane Boundary (No-Dissipative Case), Bull. Seismol. Soc. Am., 50, 599-607.
• 8. DERESIEWICZ H., RICE J.T., 1962, The Effect of Boundaries on Wave Propagation in a Liquid-Filled Porous Solid. III. Reflection of Plane Waves at a Free Plane Boundary (General Case), Bull. Seismol. Soc. Am., 52, 595-625.
• 9. DERESIEWICZ EL, RICE J.T., 1964, The Effect of Boundaries on Wave Propagation in a Liquid-Filled Porous Solid. V. Transmission Acros a Plane Interface, Bull. Seismol. Soc. Am., 51, 409-416580.
• 10. GEERSTMA J., SMIT D.G., 1961, Some Aspects of Elastic wave Propagation in Fluid-Saturated Porous Solids, Geophysics, 26, 169-181.
• 11. JOHNSON D.L., 1986, Recent Developments in the Acoustic Properties of Porous Media, in: Frontiers in Physical Acoustics, XCIII Corso, Soc. Italiana di Fisica Bologna.
• 12. KUBIK J., 1986, On Internal Coupling in Dynamic Equations of Fluid-Saturated Porous Solid, Int. J. Engng Sci., 24, 981-989.
• 13. KUBIK J., 1992, Pore Structure in Dynamic Behavior of Saturated Materials, Transport in Porous Media, 9, 15-24.
• 14. PLONA T.J., 1980, Observation of a Second Bulk Compressional Wave in a Porous Medium at Ultrasonic Frequencies, Appl. Phys. Lett., 36, 259-261.
• 15. SANTOS J.E., CORBERO J.M., RAVAZZDI C.L., HENSLEY J.L., 1992, Reflection and Transmission Coefficients in Fluid-Saturated Porous Media, JASA, 91, 1911-1923.
• 16. Wu K., XUE Q., ADLER L., 1990, Reflection and Transmission of Elastic Waves from a Fluid-Saturated Porous Solid Boundary, JASA, 87, 6, 2349-2358.