Закон Дарси, из чего он состоит, эксперимент и применение



Закон Дарси Он служит для описания потоков жидкости через пористые материалы. Закон был выведен как универсализация, применимая к расчету расхода воды с помощью песочных фильтров. Он был получен в результате нескольких экспериментов, проведенных французским инженером Генри Дарси на грубом песке с мелким гравием из реки Саона..

Хотя со временем он подвергся изменениям, закон, сформулированный Дарси из его экспериментов, является научной основой современной гидрологии. Для своих исследований Дарси использовал устройство, очень похожее на пермеаметры, которые в настоящее время используются в большинстве лабораторий для исследования жидкостей..

В настоящее время закон широко используется в таких разных областях, как машиностроение, гидрогеология и нефтяная промышленность..

индекс

  • 1 Из чего он состоит??
    • 1.1 Соображения о законе Дарси
    • 1.2 Ограничения
    • 1.3 Срок действия
  • 2 Дарси эксперимент
    • 2.1 Пермеаметр
  • 3 Приложения
  • 4 Ссылки

Из чего он состоит??

В простейшей форме математическое выражение закона Дарси выглядит следующим образом:

Q = K ∙ A ∙ Δh / ΔL

В этом выражении Q - поток, а K - постоянная, известная как коэффициент проницаемости Дарси (постоянная, которая зависит как от материала, так и от свойств жидкости, которая проходит через него).

Кроме того, A - площадь поперечного сечения, ΔL - расстояние между двумя точками образца, а Δh - разность потенциалов между этими двумя одинаковыми точками..

Более правильное выражение закона было бы:

q = - K ∙ (дх / дл)

В этом уравнении q = Q / A или расход на секцию, K - гидравлическая проводимость, а dh / dl - гидравлический градиент.

Соображения о законе Дарси

Во время установления закона Дарси учитывается ряд соображений как пористой среды, так и жидкости:

- Жидкость не сжимаемая.

- Пористая среда, которая течет через жидкость, является однородной.

- Поток линейный.

- Поток жидкости изотермический.

- Жидкость никогда не реагирует с пористой средой, которая проходит через.

ограничения

Вы можете в основном рассмотреть два фундаментальных ограничения закона Дарси.

- Во-первых, тот факт, что постоянная K не зависит исключительно от пористой среды, так как ее значение также зависит от жидкости, которая проходит через нее..

- Во-вторых, нелинейная связь между потоком и гидравлическим уклоном, которая возникает, если постоянная принимает очень низкое значение или если скорости очень высоки.

срок действия

В целом считается, что закон, выведенный Дарси, применим к потокам воды через пористую среду, как и в случае почв, в которых имеется ламинарный поток..

Правда состоит в том, что более поздние работы других исследователей позволили подтвердить, что Закон Дарси сохраняет свою силу для большинства типов жидкостей, протекающих через полы..

Однако важно иметь в виду, что для утечек жидкостей на очень высоких скоростях и газов на очень низких скоростях закон Дарси больше не применим.

Эксперимент Дарси

Французский инженер Генри Дарси был одним из важнейших предшественников развития городского питьевого водоснабжения.

Он отвечал за изучение водопроводной сети французского города Дижон. Видимо, в его обязанности также должна входить конструкция фильтров для очистки воды; именно это, вероятно, привело его к исследованию потоков воды через песчаные пласты.

Результаты его исследований по этому вопросу опубликованы в виде приложения к докладу, который он представил о водораспределительной сети города Дижона; Именно в этих приложениях появилось выражение того, что позже стало называться Законом Дарси..

Правда состоит в том, что их исследования оказались настолько актуальными, что с тех пор они считаются как основой всех последующих исследований потоков подземных вод, так и научной основой для изучения проницаемости жидкостей..

Однако ценность работы Генри Дарси не ограничивается его исследованиями. Генри Дарси также признан, потому что его усилия позволили Дижону быть вторым европейским городом после Рима, чтобы иметь полную сеть водоснабжения. Эта сеть достигла каждого этажа каждого дома во французском городе.

Пермеаметр

Устройство, разработанное Дарси для его экспериментов, является основой современных пермеаметров. Пермеаметры используются для определения проницаемости различных материалов перед прохождением жидкости.

Как правило, они состоят из контейнера, заполненного песчаным материалом с постоянным определенным участком, через который циркулирует поток воды..

Поток воды берет свое начало в резервуаре для воды, в котором уровень воды постоянен. Выходное отверстие, расположенное на другом конце контейнера, состоит из крана, через который проходит постоянный поток.

По крайней мере, два измерения высоты столба воды проводятся вдоль пути жидкости, чтобы узнать проницаемость материала..

приложений

Закон Дарси в настоящее время широко используется в гражданском строительстве, сельском хозяйстве и нефтяной промышленности; и, конечно же, в гидрогеологии.

Таким образом, одним из наиболее важных применений Закона Дарси является получение потока воды через водоносные горизонты..

Что касается нефтяной промышленности, то закон Дарси также используется для описания потоков нефти, воды и газа через нефтяные залежи..

ссылки

  1. Закон Дарси (н.д.). В википедии. Получено 23 апреля 2018 г. с сайта en.wikipedia.org.
  2. Генри Дарси (н.д.). В википедии. Получено 23 апреля 2018 г. с сайта es.wikipedia.org.
  3. Закон Дарси (н.д.). В википедии. Получено 23 апреля 2018 г. с сайта es.wikipedia.org.
  4. Дарси, Х. (1856). Les Fontaines Publiques de la Ville de Dijon. Париж: Дальмонт.
  5. Arora, K.R. (1989). Механика грунтов и фундаментостроение. Стандартные издательства.