达西(Darcy)定律
出处:按学科分类—工业技术 北京理工大学出版社《新编液压工程手册上册》第39页(1422字)
(1)达西实验定律
法国水力学家达西在1856年研究流经装填有均匀砂粒(砂滤)的垂直管内的水流时,得出了着名的达西定律
式中 q——水的流量;
K——固有渗透系数,其量纲为[L/T];
A——管的截面积;
J——水力梯度,;
φ——测压管水头,,其中z为从水平基准面算起位置高度,户/γ为压力水头;
L——含砂粒层的管道长度。
适用于其它液体有压渗流的流动,常将式(1.5-2)改为
式中 μ——液体的粘度;
k——渗透率,其量纲为[L2],若在1个大气压/cm(0.1MPa/cm)的压力梯度下,将粘度为1cP的液体,经每1cm2的截面积渗透过1cm3/s的流量时的k值称为1达西。
而渗透率k与渗透系数K的关系
式中 v——液体的运动粘度;
g——重力加速度。
多孔物质的渗透率与物质的空隙率n,液体的物性和流动的雷诺数Re=vd/v有关,Re中的d为组成多孔物质的颗粒直径。k值可按欧根(Ergun)方程来估算,即
当时的层流
当为湍流时
式中 d——多孔物质的颗粒直径;
ρ——液体密度;
β——无量纲参数,对于光滑颗粒取β=1.8,对粗糙颗粒取β=4。
k值也可按表1.5-2查得。
(2)高雷诺数(Re>10)的渗流计算
当雷诺数Re>10以上时,线性的达西定律则有所偏离。尤其是Re>100时,达西定律已不适用。很多学者作了大量的实验研究,则用“渗流的二项式定律”代替达西定律。
欧根1952年提出下式
式中 v——液体的运动粘度:
d——多孔物质的颗粒直径;
v——液流平均流速。
奥迈德(Ahmad)1967年提出下式