Darcy's Law Mitä se sisältää, kokeilu ja sovellukset

Darcyn laki Sen tarkoituksena on kuvata nestevirtoja huokoisten materiaalien läpi. Laki päätettiin universalisaationa, jota sovelletaan vesivirran laskemiseen hiekkasuodattimien avulla. Se saatiin muutamasta kokeesta, jonka ranskalainen insinööri Henry Darcy teki karkeasta hiekasta, joka sisälsi hienoa soraa Saonan joelta.

Vaikka ajan mittaan sille tehtiin muutoksia, Darcyn kokeilusta laatima laki on nykyisen hydrologian tieteellinen perusta. Tutkimuksessaan Darcy käytti laitetta, joka on hyvin samanlainen kuin permeametrit, joita nykyisin käytetään useimmissa laboratorioissa nestetutkimuksessa.

Tällä hetkellä lakia käytetään laajasti niin monipuolisilla aloilla kuin tekniikka, hydrogeologia ja öljyteollisuus.

indeksi

• 1 Mitä se koostuu??
  • 1.1 Darcy-lain näkökohdat
  • 1.2 Rajoitukset
  • 1.3 Voimassaolo
• 2 Darcyn kokeilu
  • 2.1 Permeametri
• 3 Sovellukset
• 4 Viitteet

Mitä se koostuu??

Yksinkertaisimmassa muodossaan Darcyin lain matemaattinen ilmaisu on seuraava:

Q = K ∙ A ∙ Δh / ΔL

Tässä lausekkeessa Q on virtaus ja K on Darcy: n läpäisevyyskerroin (vakio, joka riippuu sekä sen läpi kulkevan nesteen materiaalista että ominaisuuksista).

Lisäksi A on poikkileikkauksen alue, ΔL on näytteen kahden pisteen välinen etäisyys ja Δh on näiden kahden saman pisteen välinen mahdollinen ero.

Oikaisempi ilmaus oikeudesta olisi:

q = - K ∙ (dh / dl)

Tässä yhtälössä q = Q / A tai virtaus jaksossa, K on hydraulinen johtavuus ja dh / dl on hydraulinen gradientti.

Darcy-lain näkökohdat

Darcy-lain laatimisajankohtana otetaan huomioon joukko näkökohtia sekä huokoisessa väliaineessa että nesteessä:

- Neste ei ole puristettavissa.

- Huokoinen väliaine, joka virtaa nesteen läpi, on homogeeninen.

- Virtaus on lineaarinen.

- Nesteen virtaus on isoterminen.

- Neste ei reagoi milloin tahansa huokoisen väliaineen läpi, joka kulkee läpi.

rajoituksia

Voit harkita periaatteessa kahta Darcy-lain lakisääteistä rajoitusta.

- Ensinnäkin se, että vakio K ei riipu pelkästään huokoisesta väliaineesta, koska sen arvo riippuu myös sen läpi kulkevasta nesteestä..

- Toiseksi virtauksen ja hydraulisen gradientin välinen epälineaarinen suhde, joka tapahtuu, jos vakio on erittäin alhainen tai jos nopeudet ovat erittäin korkeat.

voimassaolo

Yleisesti katsotaan, että Darcyn johtama laki soveltuu veden virtaamiseen huokoisen väliaineen läpi, kuten maaperän tapauksessa, jossa on laminaarinen virtaus..

Totuus on, että muiden tutkijoiden myöhemmät teokset ovat vahvistaneet, että Darcy-laki säilyttää voimassaolonsa useimpien lattiat läpi virtaavien nesteiden osalta..

On kuitenkin tärkeää muistaa, että nesteiden vuotaminen erittäin suurilla nopeuksilla ja kaasuilla erittäin alhaisilla nopeuksilla, Darcyn lakia ei enää sovelleta.

Darcyn kokeilu

Ranskalainen insinööri Henry Darcy oli yksi kaupungin juomaveden tarjonnan tärkeimmistä lähtöaineista.

Hän oli vastuussa Ranskan Dijonin kaupungin vesihuollon verkoston tutkimuksesta. Ilmeisesti sen vastuualueiden tulisi olla myös vedenpuhdistussuodattimien suunnittelu; tämä johti siihen, että hän johti tutkimaan vettä, joka virtaa hiekkasängyt.

Hänen tutkimustensa tulokset julkaistiin liitteenä liitteenä Dijonin kaupungin jakeluverkostosta esittämäänsä raporttiin; Näissä liitteissä ilmestyi, mitä myöhemmin päätettiin kutsua Darcy's Lawiksi..

Totuus on, että niiden tutkimukset osoittautuivat niin merkittäviksi, että siitä lähtien niitä pidetään sekä pohjaveden virtausta koskevien myöhempien tutkimusten perustana että tieteellisenä perustana nesteen läpäisevyyden tutkimiselle..

Henry Darcyn työn arvo ei kuitenkaan rajoitu hänen tutkimuksiinsa. Henry Darcy on myös tunnustettu, koska hänen ponnisteluissaan Dijon on ollut toinen eurooppalainen kaupunki Rooman jälkeen, jotta sillä olisi täydellinen vesihuoltoverkosto. Tämä verkosto saavutti jokaisen Ranskan kaupungin talon kerroksen.

Permeametri

Darcyn suunnitteleman laitteen kokeille perustana on nykyisten permeametrien perustana. Permeametrejä käytetään erilaisten materiaalien läpäisevyyden määrittämiseen ennen nesteen kulkua.

Yleensä ne koostuvat säiliöstä, joka on täytetty hiekkamateriaalilla, jossa on vakio määritetty osa, jonka läpi vesi virtaa.

Veden virtaus on peräisin vesisäiliöstä, jossa vesitaso on vakio. Säiliön toiseen päähän sijoitettu ulostulo koostuu hanasta, jonka läpi vakiovirtaus tapahtuu.

Ainakin kaksi mittausta vesipatsaan korkeudesta otetaan pitkin nestepolkua materiaalin läpäisevyyden tuntemiseksi.

sovellukset

Darcyn lakia käytetään tällä hetkellä laajasti maa- ja vesirakentamisessa, maatalouden suunnittelussa ja öljyteollisuudessa; ja tietenkin hydrogeologiassa.

Tällä tavalla yksi Darcy-lain lainmukaisimmista sovelluksista on saada veden virtaus vesikerrosten läpi.

Öljyteollisuuden osalta Darcy-lakia käytetään myös öljy-, vesi- ja kaasuvirtojen kuvaamiseen öljyvarastojen kautta.

viittaukset

1. Darcyn laki (n.d.). Wikipediassa. Haettu 23. huhtikuuta 2018 osoitteesta en.wikipedia.org.
2. Henry Darcy (n.d.). Wikipediassa. Haettu 23. huhtikuuta 2018 osoitteesta es.wikipedia.org.
3. Darcy-laki (n.d.). Wikipediassa. Haettu 23. huhtikuuta 2018 osoitteesta es.wikipedia.org.
4. Darcy, H. (1856). Les fontaines pubiques de la Ville de Dijon. Pariisi: Dalmont.
5. Arora, K. R. (1989). Maaperän mekaniikka ja säätiötekniikka. Standard-julkaisijat.