DARCY DĖSNIS: IŠ KO JIS SUSIDEDA, EKSPERIMENTAS IR PROGRAMOS - FIZINIS - 2025

Darcy 'ai teisė aprašyti skysčių tekėjimą per porėtos medžiagos. Įstatymas buvo išvestas kaip universalizacija, taikoma apskaičiuojant vandens srautą per smėlio filtrus. Jis buvo gautas iš kelių eksperimentų, kuriuos atliko prancūzų inžinierius Henry Darcy su šiurkščiu smėliu, kuriame yra smulkaus žvyro iš Saone upės.

Nors laikui bėgant jis buvo modifikuotas, Darcy suformuluotas jo eksperimentų dėsnis yra dabartinės hidrologijos mokslinis pagrindas. Savo tyrimams Darcy naudojo aparatą, labai panašų į skvarbos matuoklius, kurie šiuo metu naudojami daugumoje skysčių tyrimų laboratorijų.

Henris Darcy

Šiandien įstatymas plačiai naudojamas įvairiose srityse, tokiose kaip inžinerija, hidrogeologija ir naftos pramonė.

Iš ko tai susideda?

Paprasčiausios formos matematinė Darcy dėsnio išraiška yra tokia:

Q = K ∙ A ∙ ∆h / ∆L

Šioje išraiškoje Q yra srauto greitis, o K yra konstanta, vadinama Darcy pralaidumo koeficientu (konstanta, kuri priklauso ir nuo medžiagos, ir nuo per ją sklindančio skysčio savybių).

Be to, A yra skerspjūvio plotas, ∆L yra atstumas tarp dviejų mėginio taškų, o ∆h yra potencialus skirtumas tarp tų pačių dviejų taškų.

Teisingesnė įstatymo išraiška būtų:

q = - K ∙ (dh / dl)

Šioje lygtyje q = Q / A arba srautas per sekciją, K yra hidraulinis laidumas, o dh / dl - hidraulinis gradientas.

Darcy įstatymo samprotavimai

Nustatant Darcy dėsnį, atsižvelgiama į daugybę samprotavimų tiek apie porėtą terpę, tiek apie skystį:

- Skystis nėra suspaudžiamas.

- Porėta terpė, pro kurią skystis praeina, yra vienalytė.

- Srautas yra tiesinis.

- Skysčio srautas yra izoterminis.

- Skystis niekada nereaguoja su akyta terpe, pro kurią jis praeina.

Apribojimai

Iš esmės galima apsvarstyti du pagrindinius Darcy dėsnio apribojimus.

- Visų pirma, tai, kad konstanta K nepriklauso tik nuo porėtos terpės, nes jos vertė taip pat priklauso nuo skysčio, kuris praeina per ją.

- Antra, netiesinis srauto ir hidraulinio gradiento santykis, kuris atsitinka, jei konstanta turi labai mažą reikšmę arba jei greičiai yra labai dideli.

Galiojimas

Apskritai manoma, kad Darcy išvestas įstatymas yra taikomas vandens srautams per akytas terpes, tokias kaip dirvožemis, kuriame vyksta sluoksninis srautas.

Tiesa ta, kad vėlesni kitų tyrėjų darbai patvirtino, kad Darcy dėsnis galioja daugumai skysčių srautų, judančių per dirvožemį.

Vis dėlto svarbu pažymėti, kad filtruojant skysčius labai dideliu greičiu ir dujas labai mažu greičiu, Darcy dėsnis nebetaikomas.

Darcy eksperimentas

Prancūzų inžinierius Henry Darcy buvo vienas iš svarbiausių miesto geriamojo vandens tiekimo plėtros pradininkų.

Jis buvo atsakingas už Prancūzijos Dižono miesto vandens tiekimo tinklo tyrimą. Matyt, jo atsakomybė taip pat apėmė vandens valymo filtrų projektavimą; tikriausiai tai paskatino jį ištirti vandens srautus per smėlio klodus.

Tyrimų šia tema rezultatai buvo paskelbti kaip pranešimo, kurį jis pateikė apie Dižono miesto vandens paskirstymo tinklą, priedas; Būtent šiuose prieduose buvo paskelbta išraiška to, kas vėliau buvo vadinama Darcy įstatymu.

Tiesa ta, kad jų tyrimai pasirodė tokie aktualūs, kad nuo to laiko jie buvo laikomi visų vėlesnių požeminio vandens srautų tyrimų pagrindu ir moksliniu skysčių pralaidumo tyrimui pagrindu.

Tačiau Henry Darcy darbo vertė neapsiriboja jo tyrimais. Henris Darcy taip pat yra pripažintas už pastangas Dijoną paversti antruoju Europos miestu po Romos, kad būtų sukurtas visas vandens tiekimo tinklas. Šis tinklas pasiekė visus kiekvieno namo Prancūzijos mieste aukštus.

Permemetras

Dabartinis eksperimentų pagrindas yra Darcy suprojektuotas prietaisas. Permeametrai naudojami įvairių medžiagų pralaidumui skysčio pralaidumui nustatyti.

Paprastai jie susideda iš konteinerio, užpildyto smėlio medžiaga su pastoviu nustatytu pjūviu, per kurį cirkuliuoja vandens srautas.

Vandens srautas kyla iš vandens rezervuaro, kuriame pastovus vandens lygis. Išleidimo angą, esančią kitame konteinerio gale, sudaro čiaupas, per kurį išeina nuolatinis srautas.

Norint sužinoti medžiagos pralaidumą, skysčio keliu imami bent du vandens stulpelio aukščio matavimai.

Programos

Darcy dėsnis šiandien plačiai naudojamas civilinėje inžinerijoje, žemės ūkio inžinerijoje ir naftos pramonėje; ir, žinoma, hidrogeologijoje.

Taigi, vienas iš aktualiausių Darcy dėsnio taikymo būdų yra vandens tekėjimas per vandeningus sluoksnius.

Naftos pramonėje Darcy dėsnis taip pat naudojamas apibūdinti naftos, vandens ir dujų srautams per naftos rezervuarus.

Nuorodos

1. Darcy dėsnis (nd). Vikipedijoje. Gauta 2018 m. Balandžio 23 d. Iš en.wikipedia.org.
2. Henris Darcy (antrasis). Vikipedijoje. Gauta 2018 m. Balandžio 23 d. Iš es.wikipedia.org.
3. Darcy dėsnis (nd). Vikipedijoje. Gauta 2018 m. Balandžio 23 d. Iš es.wikipedia.org.
4. Darcy, H. (1856). „Les fontaines publiques de la ville de Dijon“. Paryžius: Dalmontas.
5. Arora, KR (1989). Dirvožemio mechanika ir pamatų inžinerija. Standartiniai leidėjai.