ЗАКОНЪТ НА ДАРСИ: ОТ КАКВО СЕ СЪСТОИ, ЕКСПЕРИМЕНТ И ПРИЛОЖЕНИЯ - ФИЗИЧЕСКИ - 2025

Законът на Дарси за описване на потока от течности през порести материали. Законът е изведен като универсализация, приложима при изчисляването на потока на водата през пясъчни филтри. Получена е от няколко експеримента, направени от френския инженер Хенри Дарси върху едър пясък, съдържащ фин чакъл от река Саоне.

Въпреки че с течение на времето той е бил подложен на модификации, законът, формулиран от Дарси от неговите експерименти, е научната основа на съвременната хидрология. За своите изследвания Дарси използва апарат, много подобен на периметъра, който в момента се използва в повечето лаборатории при изследване на течности.

Хенри Дарси

Днес законът се използва широко в различни области като инженеринг, хидрогеология и нефтената промишленост.

От какво се състои тя?

В най-простата си форма математическият израз за закона на Дарси е следният:

Q = K ∙ A ∙ ∆h / ∆L

В този израз Q е дебитът и K е константа, известна като коефициент на пропускливост на Дарси (константа, която зависи както от материала, така и от свойствата на течността, която преминава през него).

Освен това, A е площта на напречното сечение, ∆L е разстоянието между две точки в пробата и ∆h е потенциалната разлика между тези две същите точки.

По-правилен израз на закона би бил:

q = - K ∙ (dh / dl)

В това уравнение q = Q / A или дебит на секция, K е хидравличната проводимост, а dh / dl е хидравличният градиент.

Съображенията на закона на Дарси

При установяването на закона на Дарси се вземат предвид редица съображения както за порестата среда, така и за течността:

- Течността не се компресира.

- Порестата среда, през която преминава течността, е хомогенна.

- Потокът е линеен.

- Потокът на течността е изотермичен.

- Течността не реагира по всяко време с порестата среда, през която преминава.

Ограничения

Две основни ограничения на закона на Дарси могат по принцип да бъдат разгледани.

- На първо място, фактът, че константата K не зависи единствено от порестата среда, тъй като нейната стойност зависи и от течността, която преминава през нея.

- Второ, нелинейната връзка между потока и хидравличния градиент, която се случва, ако константата приема много ниска стойност или ако скоростите са много високи.

валидност

Като цяло се счита, че законът, приет от Дарси, е приложим за водни потоци през порести среди, като почви, в които се появява ламинарен поток.

Истината е, че по-късната работа на други изследователи потвърди, че Законът на Дарси остава валиден за повечето видове потоци от течности, които се движат през почвите.

Важно е обаче да се отбележи, че за филтриране на течности с много висока скорост и на газове с много ниска скорост законът на Дарси вече не е приложим.

Експериментът на Дарси

Френският инженер Хенри Дарси беше един от най-важните пионери в развитието на градските запаси за питейна вода.

Той отговаряше за проучването на водопроводната мрежа на френския град Дижон. Очевидно неговите отговорности включваха и проектирането на филтри за пречистване на водата; вероятно това го е накарало да изследва водни потоци през пясъчни кори.

Резултатите от неговите проучвания по темата бяха публикувани като приложение към доклада, който той представи по водоразпределителната мрежа на град Дижон; Именно в тези приложения се появява изразът на това, което по-късно се нарича Закон на Дарси.

Истината е, че техните изследвания се оказаха толкова уместни, че оттогава те се считат както за основа на всички последващи проучвания на потоците на подземните води, така и за научната основа за изучаване на пропускливостта на течностите.

Ценността на работата на Хенри Дарси обаче не се ограничава само до неговите изследвания. Хенри Дарси е признат и за усилията си да направи Дижон вторият европейски град, след Рим, да има цялостна водоснабдителна мрежа. Тази мрежа достигна до всеки етаж на всяка къща във френския град.

Проницаемостта

Устройството, разработено от Дарси за неговите експерименти, е основа за текущите периметри. Промерите се използват за определяне на пропускливостта на различни материали за преминаване на течност.

По принцип те се състоят от контейнер, напълнен с пясъчен материал с постоянно определена секция, през която се циркулира поток от вода.

Потокът на водата произлиза от водохранилище, в което нивото на водата е постоянно. Изходът, който е разположен в другия край на контейнера, се състои от кран, през който излиза постоянен поток.

Най-малко две измервания на височината на водния стълб се правят по пътя на течността, за да се знае пропускливостта на материала.

Приложения

Законът на Дарси днес се използва широко в строителството, селското стопанство и нефтената промишленост; и, разбира се, в хидрогеологията.

По този начин едно от най-важните приложения на закона на Дарси е да се получи потокът на водата през водоносни хоризонти.

Що се отнася до петролната промишленост, Законът на Дарси се използва и за описание на потоците на нефт, вода и газ през нефтени резервоари.

Препратки

1. Законът на Дарси (втори). В Уикипедия. Произведено на 23 април 2018 г. от en.wikipedia.org.
2. Хенри Дарси (втори). В Уикипедия. Произведено на 23 април 2018 г. от es.wikipedia.org.
3. Законът на Дарси (втори). В Уикипедия. Произведено на 23 април 2018 г. от es.wikipedia.org.
4. Дарси, Х. (1856). Les fontaines publiques de la ville de Dijon. Париж: Далмонт.
5. Arora, KR (1989). Почвна механика и фундаментно инженерство. Стандартни издатели