Darcy's lov Hvad det består af, eksperiment og applikationer

den Darcys lov Det tjener til at beskrive væskestrømme gennem porøse materialer. Loven blev udledt som en universalisering, der gælder for beregning af vandstrømmen ved hjælp af sandfiltre. Det blev opnået fra et par eksperimenter udført af den franske ingeniør Henry Darcy i groft sand indeholdende fint grus fra floden Saona.

Selv om det over tid blev underkastet ændringer, er Darcy-loven fra sine eksperimenter det videnskabelige grundlag for den nuværende hydrologi. Til sin forskning brugte Darcy en anordning, der ligner meget de permeametre, der i øjeblikket anvendes i de fleste laboratorier inden for væskeforskning.

I øjeblikket er loven meget udbredt inden for områder, der er så forskellige som teknik, hydrogeologi og olieindustrien.

indeks

• 1 Hvad består den af??
  • 1.1 Overvejelser af Darcy's lov
  • 1.2 Begrænsninger
  • 1.3 Gyldighed
• 2 Darcy eksperiment
  • 2.1 permeameteret
• 3 applikationer
• 4 referencer

Hvad består det af??

I sin enkleste form er det matematiske udtryk for Darcy's lov som følger:

Q = K ∙ A ∙ Δh / ΔL

I dette udtryk er Q strømmen, og K er en konstant kendt som Darcy's permeabilitetskoefficient (konstant der afhænger af materialet og egenskaberne af væsken, der passerer gennem det).

Derudover er A området af tværsnittet, ΔL er afstanden mellem to punkter af prøven og Ah er den potentielle forskel mellem de to samme punkter.

Et mere korrekt udtryk for loven ville være:

q = - K ∙ (dh / dl)

I denne ligning er q = Q / A eller flow pr. Sektion, K den hydrauliske ledningsevne, og dh / dl er den hydrauliske gradient.

Overvejelser om Darcy's lov

På tidspunktet for oprettelsen af ​​Darcy's lov tages der hensyn til en række overvejelser både på det porøse medium og på væsken:

- Væsken er ikke komprimerbar.

- Det porøse medium, som strømmer gennem væsken, er homogent.

- Strømmen er lineær.

- Væskens strømning er isotermisk.

- Væsken reagerer ikke på noget tidspunkt med det porøse medium, som passerer igennem.

begrænsninger

Du kan grundlæggende overveje to grundlæggende begrænsninger til Darcy's lov.

- For det første afhænger den kendsgerning, at den konstante K ikke udelukkende afhænger af det porøse medium, da dets værdi også afhænger af væsken, der passerer gennem den..

- For det andet er det ikke-lineære forhold mellem strømmen og den hydrauliske gradient, som sker, hvis konstanten tager en meget lav værdi, eller hvis hastighederne er meget høje.

gyldighed

Generelt anses det, at Darcy-loven er anvendelig for vandstrømme gennem porøse medier, som det er tilfældet med jordbund, hvor der er en laminær strøm.

Sandheden er, at senere værker af andre forskere har fået lov til at bekræfte, at Darcys lov holder sin gyldighed for de fleste typer væsker, der strømmer gennem gulve.

Det er dog vigtigt at huske på, at for lækager af væsker ved meget høje hastigheder og gasser med meget lave hastigheder er Darcy's lov ikke længere anvendelig.

Darcy eksperiment

Den franske ingeniør Henry Darcy var en af ​​de vigtigste forløberne for udviklingen af ​​drikkevandsforsyningen i byerne.

Han var ansvarlig for undersøgelsen af ​​vandforsyningsnetværket i den franske by Dijon. Tilsyneladende bør blandt dets ansvar også være designet af vandrensningsfiltre; det var det, der sandsynligvis førte ham til at undersøge vandstrømmene gennem sand senge.

Resultaterne af hans studier om emnet blev offentliggjort som et bilag til rapporten, han præsenterede om Dijons vandforsyningsnet; Det var i disse bilag, at udtrykket af det senere endte med at blive kaldt Darcy's lov, syntes..

Sandheden er, at deres undersøgelser viste sig at være så relevante, at de siden da betragtes som basis for alle efterfølgende undersøgelser af grundvandsstrømme og det videnskabelige grundlag for at studere væskes permeabilitet.

Værdien af ​​Henry Darcy's arbejde er imidlertid ikke begrænset til hans undersøgelser. Henry Darcy anerkendes også fordi hans indsats gjorde det muligt for Dijon at være den anden europæiske by, efter Rom, for at få et komplet net af vandforsyning. Dette netværk nåede hver etage i hvert hus i den franske by.

Permeameteret

Den enhed, som Darcy har udtænkt for sine eksperimenter, er grundlaget for de nuværende permeametre. Permeametre anvendes til at bestemme permeabiliteten af ​​forskellige materialer inden passage af en væske.

Generelt består de af en beholder fyldt med et sandigt materiale med en konstant bestemt sektion, gennem hvilken en vandstrøm cirkuleres.

Vandstrømmen har sin oprindelse i en vandbeholder, hvor vandstanden er konstant. Udløbet, der er placeret i den anden ende af beholderen, består af et tryk gennem hvilken en konstant strømning.

Mindst to målinger af højden af ​​vandkolonnen er taget langs fluidbanen for at kende materialets permeabilitet.

applikationer

Darcy's lov er i øjeblikket meget udbredt inden for civilingeniør, landbrugsteknik og olieindustrien; og selvfølgelig i hydrogeologi.

På den måde er et af de mest relevante anvendelser af Darcy-loven at opnå strømmen af ​​vand gennem akviferer.

Hvad angår olieindustrien er Darcys lov også brugt til at beskrive olie, vand og gasstrømme gennem olieindskud.

referencer

1. Darcy's lov (n.d.). I Wikipedia. Hentet den 23. april 2018, fra en.wikipedia.org.
2. Henry Darcy (n.d.). I Wikipedia. Hentet den 23. april 2018, fra es.wikipedia.org.
3. Darcy lov (n.d.). I Wikipedia. Hentet den 23. april 2018, fra es.wikipedia.org.
4. Darcy, H. (1856). Les fontaines publiques de la ville de Dijon. Paris: Dalmont.
5. Arora, K.R. (1989). Jordmekanik og Grundteknik. Standard udgivere.