Закон Дарсі Що він складається, експеримент і застосування



The Закон Дарсі Він служить для опису потоків рідини через пористі матеріали. Закон був виведений як універсалізація, що застосовується для розрахунку витрати води за допомогою піщаних фільтрів. Це було отримано з кількох експериментів, зроблених французьким інженером Генрі Дарсі в грубому піску, що містить дрібний гравій з річки Саона..

Хоча з часом він був підданий модифікаціям, закон, сформульований Дарсі з його експериментів, є науковою основою поточної гідрології. Для своїх досліджень Дарсі використовував пристрій, дуже схожий на пермеаметри, які в даний час використовуються в більшості лабораторій в дослідженні рідини.

В даний час закон широко використовується в таких галузях, як інженерна, гідрогеологічна та нафтовидобувна.

Індекс

  • 1 З чого він складається??
    • 1.1 Розгляд закону Дарсі
    • 1.2 Обмеження
    • 1.3 Термін дії
  • 2 Експеримент Дарсі
    • 2.1 Пермеаметр
  • 3 Програми
  • 4 Посилання

З чого вона складається??

У найпростішій формі математичний вираз закону Дарсі такий:

Q = K ∙ A ∙ Δh / ΔL

У цьому виразі Q - потік і K - константа, відома як коефіцієнт проникності Дарсі (константа, що залежить як від матеріалу, так і від властивостей рідини, що проходить через неї) \ t.

Крім того, A - площа перерізу, ΔL - відстань між двома точками вибірки і Δh - різниця потенціалів між цими двома однаковими точками..

Більш коректним виразом закону буде:

q = - K ∙ (dh / dl)

У цьому рівнянні q = Q / A або потік на секцію, K - гідравлічна провідність, а dh / dl - гідравлічний градієнт.

Розгляд закону Дарсі

Під час встановлення закону Дарсі враховується ряд міркувань, як на пористому середовищі, так і на рідині:

- Рідина не є стисливою.

- Пориста середовище, що протікає через рідину, є однорідною.

- Потік лінійний.

- Потік рідини є ізотермічним.

- Рідина не реагує в будь-який час з пористим середовищем, що проходить.

Обмеження

В основному можна розглянути два фундаментальні обмеження закону Дарсі.

- По-перше, той факт, що постійна K не залежить виключно від пористої середовища, оскільки її величина також залежить від прохідної рідини..

- По-друге, нелінійна залежність між потоком і гідравлічним градієнтом, що відбувається, якщо константа має дуже низьке значення або якщо швидкості дуже високі.

Термін дії

В цілому вважається, що закон, виведений Дарсі, застосовний до потоків води через пористі середовища, як це має місце в грунтах, в яких існує ламінарний потік..

Правда полягає в тому, що пізні роботи інших дослідників дозволили підтвердити, що Закон Дарсі зберігає свою чинність для більшості типів рідин, що протікають через підлоги.

Однак важливо враховувати, що для витоку рідин при дуже високих швидкостях і газах при дуже низьких швидкостях закон Дарсі більше не застосовується.

Експеримент Дарсі

Французький інженер Генрі Дарсі був одним з найважливіших попередників розвитку міського питного водопостачання.

Він відповідав за вивчення водопровідної мережі французького міста Діжон. Очевидно, серед її обов'язків має бути також проектування фільтрів очищення води; це було те, що, ймовірно, змусило його дослідити потоки води через піщані ліжка.

Результати його досліджень на цю тему опубліковані як додаток до доповіді, яку він подав на водорозподільну мережу міста Діжон; Саме в цих додатках з'явився вислів того, що пізніше отримав назву закону Дарсі..

Правда полягає в тому, що їх дослідження виявилися настільки актуальними, що з тих пір вони розглядаються як основа всіх подальших досліджень потоків підземних вод і наукова основа для вивчення проникності рідин.

Однак значення роботи Генрі Дарсі не обмежується його дослідженнями. Генрі Дарсі також визнаний тим, що його зусилля дозволили Діжон бути другим європейським містом після Риму, щоб мати повну мережу водопостачання. Ця мережа досягала кожного поверху кожного будинку у французькому місті.

Пермеаметр

Пристрій, розроблений Дарсі для своїх експериментів, є основою поточних пермеаметрів. Пермеаметри використовують для визначення проникності різних матеріалів перед проходженням рідини.

Взагалі вони складаються з ємності, заповненої піщаним матеріалом з постійно визначеною ділянкою, через яку циркулює потік води.

Потік води походить з резервуара для води, в якому рівень води постійний. Випускний отвір, розташований на іншому кінці контейнера, складається з крана, через який проходить постійний потік.

Принаймні два вимірювання висоти водяного стовпа беруться вздовж шляху рідини, щоб дізнатися проникність матеріалу.

Програми

Закон Дарсі в даний час широко використовується в цивільному будівництві, сільськогосподарському машинобудуванні та нафтовій промисловості; і, звичайно, в гідрогеології.

Таким чином, одним з найбільш актуальних застосувань Закону Дарсі є отримання потоку води через водоносні горизонти.

Що стосується нафтової промисловості, то Закон Дарсі також використовується для опису нафти, води та газу через нафтові поклади.

Список літератури

  1. Закон Дарсі (n.d.). У Вікіпедії. Отримано 23 квітня 2018 року з en.wikipedia.org.
  2. Генрі Дарсі (n.d.). У Вікіпедії. Отримано 23 квітня 2018 року з es.wikipedia.org.
  3. Закон Дарсі (n.d.). У Вікіпедії. Отримано 23 квітня 2018 року з es.wikipedia.org.
  4. Дарсі, Г. (1856). Les fontaines publiques de la ville de Діжон. Париж: Далмонт.
  5. Arora, K. R. (1989). Механіка грунту і фундаментна інженерія. Стандартні видавці.