考虑四极子声源的高速磁浮列车气动噪声数值模拟方法

随着列车速度的提高,四极子声源对列车气动噪声的贡献增大,高速磁浮列车的运行速度达到600 km/h时,有必要考虑四极子声源对高速磁浮列车气动噪声的影响.为此,本文建立考虑四极子声源的高速磁浮列车气动噪声数值模拟方法,对高速磁浮列车流线型尾部、头部区域的积分面进行局部外推,探索流线型尾部、头部区域的四极子声源对高速磁浮列车气动噪声的影响.研究发现:高速磁浮列车的尾涡会穿过下游的积分面,流线型尾部区域不能采用全封闭积分面,否则会产生非常大的伪声;流线型尾部区域的积分面需要较多地向尾涡区延伸,并去除尾涡穿过的区域;高速磁浮列车流线型头部区域四极子声源的贡献很小,流线型头部区域的积分面可以取为流线型头型表面;在600 km/h下,高速磁浮列车四极子声源引起的气动噪声能量占比达到42%.

抑制运动可渗透面虚假噪声的四极子修正模型

Ffowcs Williams-Hawkings(FW–H)方程是Lighthill声比拟方程在运动边界问题中的推广,但在FW–H方程中使用运动可渗透积分面时,常因涡结构穿过可渗透积分面引起虚假噪声。本文利用可渗透积分面上Lighthill应力张量的通量估计涡结构对远场噪声的贡献,并消去其所导致的虚假噪声。在频域Lighthill应力张量通量四极子修正模型基础上,本文考虑了运动积分面对四极子修正模型的影响,提出了适用于运动可渗透积分面的四极子修正模型。该模型基于冻结流假设与格林函数的远场近似特性,通过求解关于四极子体积分项的代数方程,在被积函数中包含了运动积分面的速度。圆柱绕流和对流涡远场噪声预测验证了本文所提出修正模型的有效性。

随钻声波测井四极子发射换能器的设计

随钻四极子发射换能器作为随钻声波仪器的核心部件,其工作性能直接影响随钻地层横波的测量效果。提出一种基于金属基片结构的随钻四极子发射换能器,其一阶弯曲模式可用于随钻四极子声源。利用有限元法对该换能器进行了设计分析,结果表明在5 kHz附近存在一阶弯曲振动模态,其径向位移值分布及发射电压响应均优于现用的瓦片状四极子换能器,非常适合随钻四极子工作频率及声场的测量需求。针对一阶弯曲振动模态,数值模拟了几何尺寸对金属基片结构的四极子换能器性能参数的影响。换能器谐振频率随着陶瓷片厚度、陶瓷片高度、陶瓷片张开角度、金属基片厚度的增大而升高。最大发射电压响应随陶瓷片高度、陶瓷片张开角、金属片厚度的增大而升高;随着陶瓷片厚度的增大先升高后逐渐降低。金属基片采用铝片可以使换能器有较大的发射功率。数值模拟结果可以对随钻声波测井仪四极子发射换能器的设计提供参考。

钻铤偏心对随钻四极子横波测井影响:理论与实例分析

随钻四极子声波测井技术主要用于测量地层的横波速度.但在复杂旋转钻进过程中钻具的偏心会对测量的四极子波形质量及横波速度产生不利影响.本文建立以钻铤和井孔分别为基准的双柱坐标系偏心随钻声波测井模型,利用贝塞尔函数的平移加法定理构建边界条件和井中响应函数,数值模拟了钻铤居中和偏心时四极子声源激发的声场.发现偏心后的随钻四极子声场中除地层四极子波外,还有单极斯通利波和偶极弯曲波的多阶模式波共存且相互耦合,尤其是在软地层钻铤严重偏心时四极子模式波受斯通利波模式和弯曲波模式干扰更为严重,不利于地层横波速度的测量.现场随钻四极子声波测井仪器实验样机在居中和偏心的状态下实测的数据表明:当随钻四极子样机居中测井时,可测量到高质量的四极子波形,处理得到相关性较强的地层横波时差,与单极测量横波时差吻合较好;但钻铤偏心测量时采集的波形成分复杂,偏心引起的低频斯通利波模式对地层四极子模式的耦合干扰非常严重,导致地层横波时差的相关性很差,测量值介于横波与斯通利波时差之间,与实测单极横波时差差异很大甚至无法使用,尤其在疏松软地层中影响更为突出.本文从偏心随钻四极子井孔声场理论出发,结合现场实测数据,重点分析钻铤偏心对四极子横波测井的影响,为指导偏心状态下随钻四极子横波时差处理与校正方法提供理论基础.

电四极子电势的数学物理方法

集中在小区域的电荷体系所产生的电势,可表为一组位于原点的多极子电势的迭加。本文从数学物理方法的角度求解拉普拉斯方程,所得结论可表示出电多极电势的通解,各项物理意义明晰;我们重点研究电四极子电势,同时对比常规的电动力学的求解方法,得出本文在方法与进一步理解电多极子场两方面显示出一定的优越性。

电四极子电势和电场强度的计算

电四极子可以看成由两个大小相等、方向相反的电偶极子组成的系统,所以在求解电四极子的问题时可借助电偶极子的结果进行求解。本文介绍了一种由电偶极子的电势和电场强度求解电四极子电势、电场强度的教学方法。

介质分子的多极子模型

本文介绍介质极化的一 般物理模型并指出分子电荷重心模型

多极子随钻声波测井波场模拟与采集模式分析

应用三维非均匀交错网格有限差分程序模拟了多极子随钻声波测井的波场,考察了硬地层中单极子随钻声波测井响应及软地层中声源频率对多极子随钻声波测井的影响;计算了接收阵列波形的时域相干谱及频散特征,结果表明随钻测井仪器居中时,在硬地层中可以直接利用单极子声系得到地层横波速度,但地层纵波受到钻铤波的极大干扰.而在软地层中可以利用单极子声系直接测得地层纵波速度,但地层横波速度则需要使用工作在较低频率下的四极子随钻声波仪来测得,此时测井频段又会落入钻井噪声频带而受到影响.为此本文提出数值模拟手段结合物理实验的方法得到钻铤波的影响,在实际测井中通过信号处理方法而不是用在仪器本体上刻槽的方式来更完全地消除钻铤的影响.为了避免钻井噪声的影响,本文提出六极子随钻声波仪更适合软地层的横波测量.本文用数值实验结果来说明这些方法的可行性.

随钻四极子声波测井仪的设计及试验

针对随钻单极子声波测井仪器无法随钻测量软地层横波速度的问题,设计了一种随钻四极子声波测井仪。该测井仪由Drilog;随钻测井系统、接收电路、扶正器、接收声系、隔声体、发射声系及发射电路组成。详细介绍了随钻四极子声波测井仪关键部件发射换能器、隔声体和接收声系的设计实现方法,并通过试验和模拟方法验证了这些关键部件的功能。该测井仪在新疆轮台KS3-B1Sa井进行了试验,测得了高质量单极子全波及四极子横波信号,且硬地层单极子全波中的横波时差与四极子横波时差吻合。现场试验表明,随钻四极子声波测井仪的功能达到了设计要求,可以随钻测量地层的横波速度,为准确评价地层提供测井数据。

多极子阵列声波测井仪

多极子阵列声波测井仪（MPAL）是中国石油集团测井有限公司研发的具有完全自主知识产权的新一代多极子阵列声波测井仪器。该仪器的声系由1个单极子发射换能器、1个四极子发射换能器、2个相互正交的偶极子声波换能器及8个多极子接收站组成，

VTI地层随钻四极子声波测井数值研究

数值计算了四极子声源在含钻铤竖直向横向各向同性(VTI)地层井孔中产生的各种模式波的频散曲线、激发幅度以及对各地层、钻铤参数的灵敏度,合成了四极子阵列波形,研究了快、慢速地层井孔中地层各向异性的存在对四极子波场的影响.数值计算结果表明,地层各向异性对钻铤波的影响很小,对于地层波的影响较大,且影响因素非常复杂.仅在一些特殊的频率点处,地层模式波的控制因素相对较为简单,如螺旋波的截止频率处.在慢速地层井孔中,最低阶的地层四极子波对距离井壁约2个井孔半径内的地层有明显的响应,可以对该范围内的地层横波进行层析成像.在快速地层井孔条件下,可以考虑采用与横波到时相同的波包来评价地层横波信息.该波包包含了井孔折射横波、F1和F2模式与井孔折射横波速度相接近的部分;利用该波包获得的地层横波速度基本不受地层各向异性的影响.在慢速地层情况下,螺旋波受地层各向异性的影响较大,建议在实际数据处理时,考虑采用基于数据的处理方法进行频散校正.

基于遗传算法的套筒单极子天线的优化设计

研究了套筒单极子天线的优化设计。文中采用将圆盘地面和套筒单极子天线整体分析的计算模型 ,运用矩量法结合基于小生境技术的遗传算法对其进行优化设计。最后 ,设计出一种工作在 110 - 390MHz频段、VSWR <3.0的实用套筒天线 ,分析计算结果与实验结果吻合良好 ,验证了本文方法的有效性和实用性。

双偶极子的电位问题

双偶极子是电磁场理论中一个重要模型之一。它的电位问题在原子核物理中非常重要。

均匀导电球模型中2^n极子电位的解析解

本文借助电位多极展开的思想，发展了一种计算均匀导电球模型中２ｎ极子电位的解析方法，并具体给出了常见的偶极子（ｎ＝１）和四极子（ｎ＝２）两种特殊情况的电位公式。这些公式可用于以均匀导电球模型为基础的，脑电。

分析三极子天线导向矢量平凡模糊问题的简便方法

研究简化三极子天线导向矢量平凡(秩-1)模糊问题的分析。基于对2个矢量进行相同满秩变换并不改变两者之间的线性无关性,证明了坐标系旋转并不影响导向矢量平凡模糊问题。通过坐标系的旋转,使分析信号入射方向与新坐标系的x轴重合,而潜在模糊信号传播矢量落于相应xy平面内,使三极子天线信号导向矢量即极化-角度域相干结构具有简单形式。理论分析和计算机仿真均表明,利用简便方法得到的平凡模糊发生条件的结论,与基于最小均方误差算法的自适应三极子天线信干比恶化的几种情况完全吻合。

介质球模型中2^n极子电位的解析解

根据脑电图EEG的低频特性和生物组织的电特性,利用电介质的介电常数的色散与元电流角频率的关系,得出介质球模型中极子电位的解析解,对脑电问题的研究提供了基础。

四极子共振分析技术探测炸药的研究和应用前景

近年来,对炸药探测技术的研究已引起国内外各界的密切关注。四极子共振分析技术通过对具有四极子核的物质的特征跃过频率和弛豫时间进行探测,能有效地识别包括塑性炸药、薄片炸药和氯酸盐类炸药在内的危险品,是一种新型的炸药探测技术,有着较好的应用前景。此外,该技术还可用于毒品探测。

四极子形量子级联微腔激光器

不同的波导和谐振腔形式,对应的量子级联微腔激光器的特性有显著的不同.四极子量子级联微腔激光器带来的光的方向性激射,解决了对称型微腔激光器光的方向性激射的困难.本文简单介绍了四极子量子级联微腔激光器的由来和其相关的几种激光器.

一种随钻四极子复合发射换能器的设计

设计了一种基于金属基片结构的随钻四极子复合发射换能器。采用有限元法数值模拟了换能器的频域及时域声学响应,考察了钻铤结构及声源激励脉冲宽度对其声学特性的影响,实际封装制作了发射换能器并进行了消声水池实验测试。测试结果表明,该发射换能器的谐振频率、发射电压级及水平指向性与数值模拟结果吻合较好。该换能器在频率4.7 kHz附近存在一阶弯曲振动模态,其发射电压级可达126.2 dB,具备低频、大功率的辐射特点,可满足随钻四极子声波测井需求。

沿轴线方向匀速运动的线性电四极子的电磁场

利用相对论变换关系计算了沿轴线方向匀速运动的线性电四极子的电磁场.