Jökull


Jökull - 01.12.1976, Síða 25

Jökull - 01.12.1976, Síða 25
10 Fig. 5. Resonance period for the borehole- cavity system according to equation (16). Mynd 5. Eiginsveiflutími borholukerfis sam- kvæmt jöfnu (16). w(P,t) = 0 for r §: R (1) Hence, the displacement is assumed to be limit- ed to the region r < R. (4) In computing the resonant frequency of the Helmholtz cavity mode we neglect the kine- tic energy of the fluid in the cavity. The basic differential equation for the dis- placement vector u(P, t) in a Hookean solid with no impressed volume forces is (Love, 1927) /xV-u + (X + /r)VV • u = pdnu (2) where p0 is the density and X and p, the Lamé constants of the solid. Based on the assumptions (1) to (4) above, the equation for w(P,t) is con- sequently, p03ttW + Lw = 0, P in (0,R;0,“=) (3) where L is the operator L = -[p(arr+(l/r)3r) + (X + 2p)3J (4) and the boundary conditions are w = 0, r = R and p = -(X + 2p)3zw , for r < R (5) Assuming purely harmonic motion with the angular frequency a), w(P,t) = w(P)exp(i(yt) (6) we obtain the following eigenvalue equation for the amplitude w(P) Lw = p0o)2w, (7) with the above boundary conditions. In the first approximation we can indentify the Helmholtz mode with the lowest eigenmode of (7) and assume for this case that w(P) = AJ0(kr)exp[-zV(pX2 - p0co2)/(X + 2p)] (8) where k = 2.4/R and A is a constant. A brief investigation shows that at the assumed condi- tions Poft)2« pX~, (9) that is, we can neglect the inertia of the rock. Moreover, assuming Poisson’s relation X = p., we obtain then with the help of (5) approxi- mately w(r,0) = (PR/4p)J0(2.4r/R), (10) and by an integration over 0 ^ r ^ R approxi- mately (including both halfs) B e = (47r/p) fwrdr = 0.69R3/p (11) J O Having obtained the elastance of the cavity we can now write the equation for the dynamics of the fluid column in the borehole. Let x be the vertical displacement of the column (posi- tive downward), then in a force free case ahpD2x + pa = 0 (12) where D = d/dt and p is the density of the fluid. Since for small x and p e = dV/dp = ax/p (13) or x = pe/a we have the simple equation for the pressure oscillations D2P + (a/ehp)P = 0 (14) and hence the resonant frequency m = Va/ehp = Vpa/0.69hpR3 (15) JOKULL 26. AR 23
Síða 1
Síða 2
Síða 3
Síða 4
Síða 5
Síða 6
Síða 7
Síða 8
Síða 9
Síða 10
Síða 11
Síða 12
Síða 13
Síða 14
Síða 15
Síða 16
Síða 17
Síða 18
Síða 19
Síða 20
Síða 21
Síða 22
Síða 23
Síða 24
Síða 25
Síða 26
Síða 27
Síða 28
Síða 29
Síða 30
Síða 31
Síða 32
Síða 33
Síða 34
Síða 35
Síða 36
Síða 37
Síða 38
Síða 39
Síða 40
Síða 41
Síða 42
Síða 43
Síða 44
Síða 45
Síða 46
Síða 47
Síða 48
Síða 49
Síða 50
Síða 51
Síða 52
Síða 53
Síða 54
Síða 55
Síða 56
Síða 57
Síða 58
Síða 59
Síða 60
Síða 61
Síða 62
Síða 63
Síða 64
Síða 65
Síða 66
Síða 67
Síða 68
Síða 69
Síða 70
Síða 71
Síða 72
Síða 73
Síða 74
Síða 75
Síða 76
Síða 77
Síða 78
Síða 79
Síða 80
Síða 81
Síða 82
Síða 83
Síða 84
Síða 85
Síða 86
Síða 87
Síða 88
Síða 89
Síða 90
Síða 91
Síða 92
Síða 93
Síða 94
Síða 95
Síða 96
Síða 97
Síða 98
Síða 99
Síða 100
Síða 101
Síða 102
Síða 103
Síða 104

x

Jökull

Beinleiðis leinki

Hvis du vil linke til denne avis/magasin, skal du bruge disse links:

Link til denne avis/magasin: Jökull
https://timarit.is/publication/1155

Link til dette eksemplar:

Link til denne side:

Link til denne artikel:

Venligst ikke link direkte til billeder eller PDfs på Timarit.is, da sådanne webadresser kan ændres uden advarsel. Brug venligst de angivne webadresser for at linke til sitet.