冰层中Lamb波传播特性的数值模拟和实验研究

摘要：

作为最常用的超声导波之一,Lamb波具有能量集中、传播范围广、沿程衰减小等特点,可以拓展应用于结冰探测领域.为探明Lamb波在冰层中的传播规律,基于Lamb波探冰实验平台构建物理模型,以COMSOL Multiphysics软件为计算工具,数值模拟了不同厚度、不同长度冰层中的Lamb波传播情况.在此基础上,搭建了Lamb波探冰实验平台,开展了无冰铝板和覆冰铝板Lamb波传播实验.结合数值模拟和实验结果,明确了温度、冰层几何特性、液态水对Lamb波传播特性的影响规律.结果表明:温度越低,Lamb波传播群速度越快;在一定冰层厚度范围内,接收端压电片电压幅值衰减量随冰层厚度增大而增大;随着冰层长度增加,接收端Lamb波B1 模态时间延迟量线性增大;液态水仅对Lamb波A0 模态产生影响,对S0 模态影响不大.实验和数值模拟结果具有较好的一致性,为Lamb波结冰探测技术提供了理论参考.

关键词：结冰探测、超声导波、Lamb波、数值模拟、实验研究

所属期刊栏目：37

分类号：T391.9

资助基金：国家重大科技专项;国家自然科学基金

在线出版日期：2023-06-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：68-77