Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2026
Идентификатор DOI: 10.53980/24131997_2026_3_107
Ключевые слова: acoustics of two-phase media, gas bubbles, resonant scattering, Helmholtz equation, finite element method, numerical simulation, акустика двухфазных сред, газовые пузырьки, резонансное рассеяние, уравнение Гельмгольца, метод конечных элементов, численное моделирование
Аннотация: Проведен анализ моделей распространения акустических волн в жидкости с газовыми пузырьками. Задача анализа - подготовить основу для проведения на следующем этапе численного моделирования прохождения ультразвука в нефтяной среде. Разобрали классические теории Вуда и Кеннарда, сравнили их возможности и определили, в каких случаях ониПоказать полностьюработают или перестают работать. Остановились на показателе, от которого сильнее всего зависит поведение звукового поля - отношение длины волны к размеру (диаметру) пузырька. Описали, как при разных соотношениях этих величин возникают интересующие нас физические эффекты: сильное рассеяние звука, резкое падение упругости среды и скачки давления около пузырьков. В итоге были сформулированы практические рекомендации для правильной настройки численной модели на основе уравнения Гельмгольца. В рекомендациях сказано о выборе математического описания, учете потерь энергии на границе фаз жидкости и газа, а также о построении расчетной сетки. Полученные выводы дадут возможность экономии компьютерного времени за счет более точной настройки численной модели. An analysis of acoustic wave propagation models in liquids with gas bubbles was conducted. The objective of this analysis was to lay the foundation for the next stage of numerical modeling of ultrasound propagation in an oil environment. We examined the classical theories of Wood and Kennard, compared their capabilities, and determined when they work and when they fail. We focused on the parameter that most strongly influences the behavior of the sound field-the ratio of the wavelength to the bubble size (diameter). We described how the physical effects of interest arise for different ratios of these quantities: strong sound scattering, a sharp drop in the elasticity of the medium, and pressure surges near the bubbles. Finally, practical recommendations were formulated for properly setting up a numerical model based on the Helmholtz equation. These recommendations cover the selection of a mathematical description, accounting for energy losses at the liquid-gas interface, and the construction of a computational grid. The findings will enable us to save computer time by more accurately setting up the numerical model.
Журнал: Вестник ВСГУТУ
Выпуск журнала: № 3
Номера страниц: 107-118
ISSN журнала: 24131997
Место издания: Улан-Удэ
Издатель: Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления