Скорость фильтрации. Основной закон ламинарной фильтрация (закон Дарси)

Скорость фильтрации. Основной закон ламинарной фильтрация (закон Дарси)

Скорость фильтрации. Основной закон ламинарной фильтрация (закон Дарси). Рассмотрим фильтрацию воды с однородным грунтом (например, песком), заполнение цилиндрической трубы диаметром O(рис.13.1).2 пьезоэлектрических метра прикрепленные к / далеко от Друзья, потенциальное давление H-g + указывает на падение РЕ Следующий section. it обозначается знаком bx. In в трубе, не заполненной грунтом (Глава 5), когда вода течет с определенным расходом О, режим движения воды(ламинарный поток или турбулентный поток) и, как следствие, падение давления по длине определяется состоянием жидкости, прилипающей к твердой поверхности стенки трубы; эти потери сильно зависят от диаметра трубы O.

Как показывают эксперименты, если число Рейнольдса велико, то движение воды в почве будет ламинарным. Людмила Фирмаль

• Если в трубе имеется пятно, то на поверхности каждой частицы соблюдаются условия адгезии (рис.13.2).Поэтому режим перемещения Рисунок 13.1.Поток жидкости в трубе, заполненной грунтом Потеря давления определяется линейным размером пор грунта. Обычно он мало отличается от линейного размера одной частицы почвы. Здесь Ipo это средняя скорость воды в поперечном сечении поры. 3-эффективный диаметр частиц грунта; y-Кинематическая вязкость ю от Kekr(заметим, что здесь & ekr значительно меньше, чем в случае параллельного струйного движения в цилиндрической трубе с Kekr = 2300 из-за быстрого изменения движения в устьицах).

При ламинарном течении воды в грунте, заполняющем трубу (см. рис. 13.1), потери давления на единицу длины (равны падению потенциала） Давление) пропорционально потоку воды. Этот факт был экспериментально установлен французским инженером Дарси в середине 19 века. Для более общей формулировки этого закона введем понятие скорости фильтрации. Это означает мнимую скорость, рассчитанную в предположении, что данный поток воды O протекает через участок почвы и проникает не только в поры, но и в частицы почвы, т. е. Очевидно, «стык пор», поэтому средняя скорость движения воды в порах равна POR>.Введение скорости фильтрации удобно, так как она определяется геометрической площадью биометрического сечения и не зависит от пористости.

• Закон ламинарной фильтрации (закон Дарси) выражается в виде I = k g / I-смещение давления воды или изобарическое. к-коэффициент фильтрации, величина которого зависит от типа грунта (точнее, его порового пространства) и физических свойств жидкости (вязкости и плотности), имеет скоростной размер. В зависимости от почвы коэффициент фильтрации воды (К) имеет следующие значения: (13.5） Т] 03 Где Р-гидродинамическое давление. в-координаты направления движения жидкости. C-динамический коэффициент вязкости. К0-коэффициент проницаемости пористой среды, который зависит только от характеристик этой среды, но не от физических свойств фильтруемой жидкости.

Сравнивая (13.4) и (13.5), оказывается, что величина скорости фильтрации не превышает коэффициента фильтрации k, и, по-видимому, соответствующее давление 22/2§всегда пренебрежимо мало по сравнению с потенциальным давлением N, так как пьезометрический наклон равен U 1 (см. раздел 3.11).Поэтому в фильтрационных расчетах вместо полного давления и гидродинамических градиентов используются потенциальное давление и пьезоэлектрические градиенты. Закон Дарси описывается в виде 1D задачи (течение в цилиндрической трубе) (13.4) и обобщается в виде 3 измерений: Здесь и там вектор скорости фильтрации. H-потенциальное давление.

При изучении фильтрации других жидкостей (например, нефти) в пористой среде используется другая форма описания закона Дарси. Людмила Фирмаль

• В матричном представлении форма уравнения (13.7) имеет вид Закон Дарси эффективен в случае ламинарной фильтрации. Преимущественно мелкозернистые почвы (песчаные, супесчаные, глинистые).На крупнозернистых почвах (гравий, щели, коренные породы и др.), скорость фильтрации пропорциональна градиенту давления менее 1, и при достаточно высоких скоростях может также возникать область потери давления 2-го порядка. В этом курсе расчет турбулентного фильтрационного потока не учитывается.

Смотрите также:

Примеры решения задач по гидравлике

Возможно эти страницы вам будут полезны:

1. Справочные материалы для расчета водосливов с широким порогом.
2. Физико-механические предпосылки к описанию движения грунтовых вод.
3. Способы определения коэффициента фильтрации.
4. Плавноизмешпощееся безнапорное движение грунтовых вод. Дифференциальное уравнение Дюпюи.