Darcy likums, ko tas veido, eksperimenti un lietojumprogrammas



The Darcy likums Tas kalpo, lai aprakstītu šķidruma plūsmas caur porainiem materiāliem. Likums tika noteikts kā universalizācija, kas piemērojama ūdens plūsmas aprēķināšanai, izmantojot smilšu filtrus. Tas tika iegūts no dažiem eksperimentiem, ko veica franču inženieris Henry Darcy rupjā smiltī, kas satur smalku grants no Saonas upes.

Lai gan laika gaitā tas tika pārveidots, Darcy formulētais likums no viņa eksperimentiem ir pašreizējās hidroloģijas zinātniskais pamats. Savam pētījumam Darcy izmantoja ierīci, kas ir ļoti līdzīga permeameteriem, kurus pašlaik izmanto lielākajā daļā laboratoriju šķidruma pētījumos.

Pašlaik likums tiek plaši izmantots tik daudzveidīgās jomās kā inženierzinātne, hidrogeoloģija un naftas rūpniecība.

Indekss

  • 1 Ko tas veido??
    • 1.1. Darcy likuma apsvērumi
    • 1.2 Ierobežojumi
    • 1.3. Derīgums
  • 2 Darcy eksperiments
    • 2.1. Permeameters
  • 3 Pieteikumi
  • 4 Atsauces

Ko tas veido??

Vienkāršākajā veidā Darcy likuma matemātiskā izteiksme ir šāda:

Q = K ∙ A Δ Δh / ΔL

Šajā izteiksmē Q ir plūsma, un K ir konstante, kas pazīstama kā Darcy caurlaidības koeficients (konstante, kas ir atkarīga gan no materiāla, gan no šķidruma īpašībām, kas iet caur to).

Turklāt A ir šķērsgriezuma laukums, ΔL ir attālums starp diviem parauga punktiem un Δh ir potenciālā atšķirība starp šiem diviem punktiem.

Precīzāka tiesību akta izpausme būtu:

q = - K ∙ (dh / dl)

Šajā vienādojumā q = Q / A vai plūsma uz sekciju, K ir hidrauliskā vadītspēja, un dh / dl ir hidrauliskais gradients..

Darcy likuma apsvērumi

Darcy likuma noteikšanas laikā tiek ņemti vērā vairāki apsvērumi gan attiecībā uz porainu vidi, gan uz šķidruma:

- Šķidrums nav saspiežams.

- Porainā vide, kas plūst caur šķidrumu, ir viendabīga.

- Plūsma ir lineāra.

- Šķidruma plūsma ir izotermiska.

- Šķidrums nereaģē ar porainu vidi, kas iet cauri.

Ierobežojumi

Jūs būtībā varat apsvērt divus būtiskus Darcy likuma ierobežojumus.

- Pirmkārt, fakts, ka konstante K nav atkarīga tikai no porainas vides, jo tā vērtība ir atkarīga arī no šķidruma, kas iet caur to..

- Otrkārt, nelineārā attiecība starp plūsmu un hidraulisko gradientu, kas notiek, ja konstantei ir ļoti zema vērtība vai ja ātrums ir ļoti augsts.

Derīgums

Kopumā tiek uzskatīts, ka Darcy atvasinātais likums ir piemērojams ūdenim, kas plūst caur porainiem materiāliem, tāpat kā augsnes, kurās ir lamināra plūsma..

Patiesība ir tāda, ka vēlākie citu pētnieku darbi ļāva apstiprināt, ka Darcy likums saglabā savu derīgumu lielākai daļai šķidrumu, kas plūst caur grīdām.

Tomēr ir svarīgi paturēt prātā, ka šķidrumu noplūdēm ļoti lielā ātrumā un gāzes ar ļoti mazu ātrumu Darcy likums vairs nav piemērojams..

Darcy eksperiments

Francijas inženieris Henrijs Darcy bija viens no svarīgākajiem dzeramā ūdens apgādes attīstības priekšgājējiem.

Viņš bija atbildīgs par Francijas pilsētas Dijonas ūdensapgādes tīkla izpēti. Acīmredzot tās pienākums ir arī ūdens attīrīšanas filtru projektēšana; tas, iespējams, lika viņam izpētīt ūdens plūsmas caur smiltīm.

Viņa pētījuma rezultāti šajā jautājumā tika publicēti kā pielikums ziņojumam, ko viņš iesniedza par Dijonas pilsētas ūdens sadales tīklu; Tajos šajos pielikumos parādījās tas, kas vēlāk kļuva par Darcy likumu..

Patiesība ir tāda, ka viņu izmeklēšana izrādījās tik nozīmīga, ka kopš tā laika tās tiek uzskatītas par pamatu visiem turpmākajiem pētījumiem par gruntsūdeņu plūsmām un zinātnisko pamatu šķidrumu caurlaidības izpētei..

Tomēr Henry Darcy darba vērtība nav tikai viņa izmeklēšana. Henrijs Darcy ir arī atzīts, jo viņa centieni ļāva Dijonam kļūt par otro Eiropas pilsētu pēc Romas, lai iegūtu pilnīgu ūdensapgādes tīklu. Šis tīkls sasniedza visu Francijas pilsētas māju stāvus.

Permeameters

Darcy izstrādātā ierīce viņa eksperimentiem ir pamatā esošajiem permeametriem. Permeametrus izmanto, lai noteiktu dažādu materiālu caurlaidību pirms šķidruma novadīšanas.

Kopumā tie sastāv no konteinera, kas piepildīts ar smilšainu materiālu ar nemainīgu noteiktu sekciju, caur kuru cirkulē ūdens plūsma.

Ūdens plūsmai piemīt ūdens tvertne, kurā ūdens līmenis ir nemainīgs. Izeja, kas atrodas konteinera otrā galā, sastāv no krāna, caur kuru pastāvīga plūsma.

Vismaz divi ūdens kolonnas augstuma mērījumi tiek veikti pa šķidruma ceļu, lai uzzinātu materiāla caurlaidību.

Programmas

Darcy likums pašlaik tiek plaši izmantots inženierbūvniecībā, lauksaimniecības inženierijā un naftas rūpniecībā; un, protams, hidrogeoloģijā.

Tādā veidā viens no svarīgākajiem Darcy likuma pieteikumiem ir panākt ūdens plūsmu caur ūdens nesējslāņiem.

Kas attiecas uz naftas rūpniecību, Darcy likums tiek izmantots arī, lai aprakstītu naftas, ūdens un gāzes plūsmas caur naftas atradnēm.

Atsauces

  1. Darcy likums (n.d.). Vikipēdijā. Saturs iegūts 2018. gada 23. aprīlī no en.wikipedia.org.
  2. Henry Darcy (n.d.). Vikipēdijā. Saturs iegūts 2018. gada 23. aprīlī no es.wikipedia.org.
  3. Darcy likums (n.d.). Vikipēdijā. Saturs iegūts 2018. gada 23. aprīlī no es.wikipedia.org.
  4. Darcy, H. (1856). Les fontaines publiques de la Ville de Dijon. Parīze: Dalmont.
  5. Arora, K. R. (1989). Augsnes mehānika un fondu inženierija. Standarta izdevēji.