达西渗流定律

达西渗流定律 来自 维客 达西渗流定律 　　流体在多孔介质内 运动的基本规律，也是从宏观角度描述渗流过程的统计规律。这个定律是1856年法国水利师H.-P.-G.达西为解决水的净化问从大量实验中总结出 来的。达西对水通过均匀砂层的缓慢流动作了大量实验,研究表明：单位时间流过砂层的体积流量Q与横截面积A、测压管水头差h1-h2成正比,与流过的砂层 长度L成反比： 式中Q/A=v为渗流速度;(h1-h2)/L=J为水力坡度。上式也可写成： 　　　　　　　　　　 v＝KJ，　　　　　　　　 (1) 式中 K为标志渗流能力大小的实验常数，称为渗透系数。它既与砂层的结构有关，又与流过的流体性质有关。由量纲分析知， ,其中ρ、μ分别为流体的密度和动力粘性系数；g为重力加速度；k称为介质的渗透率。式(1)又可写作： 　　　　　　 (2) 式(1)或式(2)都是达西渗流定律，它表示渗流速度与水力坡度呈线性关系，故称达西线性渗流定律。 　　实验发现,随着雷诺数Re 的增加,多孔介质中的流动状态经历三个区域：①线性层流区：粘性力占优势，达西定律成立,上限约在Re=10左右；②非线性层流区（过渡区）：为主要被惯 性力制约的层流，达西定律不成立，上限约在Re=100左右，在上限附近开始有层流到湍流的过渡；③湍流区：惯性力占优势，达西定律不成立。由此可见，从 上限雷诺数方面偏离达西定律与层流到湍流的过渡不是完全等价的。 　　在渗流速度很低时，流体与介质间的表面分子力作用显得更为重要。部分液体的滞流现象使孔隙度发生变化，从而引起渗透率的相应变化。实验表明，这时孔隙度和渗透率均随渗流速度的增加而增加，速度到某一临界值后不再变化，因此不遵循达西定律。 　　在雷诺数大于上限Re数的情况下，应该用"渗流的二项式定律"代替达西定律，即 　　　　　　　　　J＝Av＋Bv2， 式中A、B为决定于流体和介质性质的常数。 　　在雷诺数小于下限Re数情况下，非线性渗流定律的一般形式可写为： ， 式中f(J)为小雷诺数情况下渗透率随水力坡度的变化函数关系，由实验确定。 　　以上主要是单相流体达西渗流定律；对于多相流体，达西定律对每一相仍然成立，只需将渗透率修正为该相的相渗透率即可。