DARCY YASASI: NELERDEN OLUŞUR, DENEYLER VE UYGULAMALAR - FIZIKSEL - 2024

Darcy sitesindeki Kanunu gözenekli malzemeler akışkanların akışını anlatmak için. Kanun, kum filtrelerinden su akışının hesaplanmasında geçerli bir evrenselleştirme olarak çıkarıldı. Fransız mühendis Henry Darcy tarafından Saone Nehri'nden ince çakıl içeren kaba kum üzerinde yapılan birkaç deneyden elde edildi.

Zamanla değişikliklere maruz kalmasına rağmen, Darcy'nin deneylerinden formüle ettiği yasa, mevcut hidrolojinin bilimsel temelidir. Darcy, araştırması için şu anda çoğu laboratuvarda akışkan araştırmalarında kullanılan permeametrelere çok benzer bir cihaz kullandı.

Henry darcy

Bugün yasa, mühendislik, hidrojeoloji ve petrol endüstrisi gibi çok çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.

Ne içeriyor?

En basit haliyle, Darcy Yasasının matematiksel ifadesi aşağıdaki gibidir:

S = K ∙ bir ∙ ∆h / ∆L

Bu ifadede, Q akış hızıdır ve K, Darcy'nin geçirgenlik katsayısı olarak bilinen bir sabittir (hem malzemeye hem de içinden geçen sıvının özelliklerine bağlı olan sabit).

Ayrıca, A kesit alanıdır, ∆L örnekteki iki nokta arasındaki mesafedir ve ∆h aynı iki nokta arasındaki potansiyel farktır.

Yasanın daha doğru bir ifadesi şöyle olacaktır:

q = - K ∙ (dh / dl)

Bu denklemde q = Q / A veya bölüm başına akış, K hidrolik iletkenlik ve dh / dl hidrolik gradyandır.

Darcy Yasası Hususları

Darcy yasasını oluştururken, hem gözenekli ortam hem de sıvı hakkında bir dizi husus dikkate alınır:

- Sıvı sıkıştırılamaz.

- Sıvının içinden geçtiği gözenekli ortam homojendir.

- Akış doğrusaldır.

- Sıvının akışı izotermaldir.

- Sıvı geçtiği gözenekli ortam ile hiçbir zaman reaksiyona girmez.

Sınırlamalar

Darcy yasasının iki temel sınırlaması temelde düşünülebilir.

- İlk olarak, K sabitinin yalnızca gözenekli ortama bağlı olmadığı gerçeği, çünkü değeri aynı zamanda içinden geçen sıvıya da bağlıdır.

- İkinci olarak, sabit çok düşük bir değer alırsa veya hızlar çok yüksekse meydana gelen akış ve hidrolik eğim arasındaki doğrusal olmayan ilişki.

Geçerlilik

Genel olarak, Darcy tarafından çıkarılan yasanın, içinde laminer bir akışın meydana geldiği topraklar gibi gözenekli ortamlardan geçen su akışlarına uygulanabilir olduğu düşünülmektedir.

Gerçek şu ki, diğer araştırmacıların daha sonraki çalışmaları, Darcy Yasasının toprakta hareket eden çoğu sıvı akışı türü için geçerli kaldığını doğruladı.

Bununla birlikte, sıvıların çok yüksek hızlarda ve gazların çok düşük hızlarda filtrelenmesi için Darcy yasasının artık geçerli olmadığına dikkat etmek önemlidir.

Darcy'nin deneyi

Fransız mühendis Henry Darcy, kentsel içme suyu kaynaklarının geliştirilmesinde en önemli öncülerden biriydi.

Fransız şehri Dijon'un su şebekesinin çalışmasından sorumluydu. Görünüşe göre sorumlulukları arasında su arıtma filtrelerinin tasarımı da vardı; bu muhtemelen onu kum yataklarından su akışını araştırmaya iten şeydi.

Konuyla ilgili çalışmalarının sonuçları, Dijon şehrinin su dağıtım şebekesi hakkında sunduğu raporun eki olarak yayınlandı; Daha sonra Darcy Yasası olarak adlandırılan şeyin ifadesi bu eklerde yayınlandı.

Gerçek şu ki, araştırmalarının o kadar alakalı olduğu ortaya çıktı ki, o zamandan beri, hem yeraltı suyu akışlarıyla ilgili sonraki tüm çalışmaların temeli hem de sıvıların geçirgenliğini incelemek için bilimsel temel olarak kabul edildi.

Ancak, Henry Darcy'nin çalışmasının değeri araştırmasıyla sınırlı değildir. Henry Darcy, Dijon'u Roma'dan sonra tam bir su tedarik ağına sahip olmak için ikinci Avrupa şehri yapma çabalarıyla da tanınıyor. Bu ağ, Fransız kentindeki her evin her katına ulaştı.

Geçirgenlik

Darcy'nin deneyleri için tasarladığı cihaz, mevcut geçirgenliklerin temelini oluşturuyor. Permeametreler, farklı malzemelerin bir akışkanın geçişine geçirgenliğini belirlemek için kullanılır.

Genel olarak, içinden su akışının sirküle edildiği, sabit belirlenmiş bir kesite sahip kumlu bir malzeme ile doldurulmuş bir kaptan oluşurlar.

Su akışı, su seviyesinin sabit olduğu bir su deposundan kaynaklanır. Kabın diğer ucunda bulunan çıkış, içinden sabit bir akışın çıktığı bir musluktan oluşur.

Malzemenin geçirgenliğini bilmek için akışkanın yolu boyunca su sütununun yüksekliğinin en az iki ölçümü alınır.

Uygulamalar

Darcy Yasası bugün inşaat mühendisliği, ziraat mühendisliği ve petrol endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır; ve tabii ki hidrojeolojide.

Bu nedenle, Darcy Kanununun en ilgili uygulamalarından biri akiferlerden su akışını elde etmektir.

Petrol endüstrisi söz konusu olduğunda, Darcy Yasası, petrol rezervuarlarından petrol, su ve gaz akışlarını tanımlamak için de kullanılır.

Referanslar

1. Darcy yasası (nd). Wikipedia'da. 23 Nisan 2018'de en.wikipedia.org adresinden alındı.
2. Henry Darcy (nd). Wikipedia'da. 23 Nisan 2018'de es.wikipedia.org adresinden alındı.
3. Darcy Yasası (nd). Wikipedia'da. 23 Nisan 2018'de es.wikipedia.org adresinden alındı.
4. Darcy, H. (1856). Les fontaines publiques de la ville de Dijon. Paris: Dalmont.
5. Arora, KR (1989). Zemin Mekaniği ve Temel Mühendisliği. Standart Yayıncılar.