UNDANG-UNDANG DARCY: APA YANG TERDIRI DARIPADA, PERCUBAAN DAN APLIKASI - FIZIKAL - 2026

The Darcy 's Law untuk menerangkan aliran cecair melalui bahan-bahan berliang. Undang-undang ini disimpulkan sebagai universalisasi yang berlaku untuk perhitungan aliran air melalui penapis pasir. Ia diperoleh dari beberapa eksperimen yang dilakukan oleh jurutera Perancis Henry Darcy pada pasir kasar yang berisi kerikil halus dari Sungai Saone.

Walaupun dari waktu ke waktu ia mengalami pengubahsuaian, undang-undang yang dirumuskan oleh Darcy dari eksperimennya adalah asas saintifik hidrologi semasa. Untuk penyelidikannya Darcy menggunakan alat yang sangat mirip dengan permeameter yang kini digunakan di kebanyakan makmal dalam penyelidikan cecair.

Henry darcy

Kini undang-undang ini digunakan secara meluas dalam bidang yang beragam seperti kejuruteraan, hidrogeologi dan industri minyak.

Apa itu terdiri?

Dalam bentuk termudah, ungkapan matematik untuk Darcy's Law adalah seperti berikut:

Q = K ∙ A ∙ ∆h / ∆L

Dalam ungkapan ini, Q adalah kadar aliran dan K adalah pemalar yang dikenali sebagai pekali kebolehtelapan Darcy (pemalar yang bergantung pada kedua bahan dan sifat-sifat bendalir yang melaluinya).

Selanjutnya, A adalah luas keratan rentas, ΔL adalah jarak antara dua titik dalam sampel, dan Δh adalah perbezaan potensi antara kedua titik yang sama.

Ungkapan undang-undang yang lebih tepat ialah:

q = - K ∙ (dh / dl)

Dalam persamaan ini q = Q / A atau aliran per bahagian, K adalah kekonduksian hidraulik, dan dh / dl adalah kecerunan hidraulik.

Pertimbangan Undang-undang Darcy

Semasa menetapkan undang-undang Darcy, serangkaian pertimbangan diambil kira, baik mengenai medium berpori dan mengenai cecair:

- Cecair tidak boleh dimampatkan.

- Medium berliang yang dilalui cecair adalah homogen.

- Alirannya linear.

- Aliran cecair adalah isotermal.

- Cecair tidak bertindak balas pada bila-bila masa dengan medium berpori yang dilaluinya.

Batasan

Dua batasan asas untuk undang-undang Darcy pada dasarnya dapat dipertimbangkan.

- Pertama, fakta bahawa pemalar K tidak bergantung sepenuhnya pada medium berpori, kerana nilainya juga bergantung pada bendalir yang melaluinya.

- Kedua, hubungan tidak linear antara aliran dan kecerunan hidraulik, yang berlaku jika pemalar mengambil nilai yang sangat rendah atau jika kelajuannya sangat tinggi.

Kesahan

Secara umum, dianggap bahwa undang-undang yang disimpulkan oleh Darcy berlaku untuk aliran air melalui media berpori, seperti tanah, di mana aliran laminar berlaku.

Yang benar adalah bahawa kemudiannya karya penyelidik lain telah membuktikan bahawa Undang-undang Darcy tetap berlaku untuk kebanyakan jenis aliran bendalir yang bergerak melalui tanah.

Walau bagaimanapun, penting untuk diperhatikan bahawa untuk penyaringan cecair pada kelajuan sangat tinggi dan gas pada kelajuan sangat rendah, undang-undang Darcy tidak lagi berlaku.

Eksperimen Darcy

Jurutera Perancis Henry Darcy adalah salah satu perintis terpenting dalam pembangunan bekalan air minum bandar.

Dia bertanggungjawab untuk mengkaji rangkaian bekalan air di Dijon di Perancis. Nampaknya, tanggungjawabnya juga merangkumi reka bentuk penapis air; mungkin inilah yang mendorongnya menyiasat aliran air melalui dasar pasir.

Hasil kajiannya mengenai subjek ini diterbitkan sebagai lampiran laporan yang dikemukakannya di rangkaian pengedaran air di kota Dijon; Di lampiran inilah pernyataan tentang apa yang kemudian disebut Darcy's Law diterbitkan.

Yang benar adalah bahawa penyelidikan mereka ternyata sangat relevan sehingga, sejak itu, mereka telah dipertimbangkan sebagai asas dari semua kajian berikutnya mengenai aliran air bawah tanah dan asas ilmiah untuk mengkaji kebolehtelapan cecair.

Namun, nilai karya Henry Darcy tidak terhad pada penyelidikannya. Henry Darcy juga diakui atas usahanya menjadikan Dijon sebagai kota Eropah kedua, setelah Rom, memiliki jaringan bekalan air yang lengkap. Jaringan ini menjangkau setiap tingkat setiap rumah di bandar Perancis.

Permeameter

Peranti yang dirancang oleh Darcy untuk eksperimennya adalah asas untuk permeameter semasa. Permeameter digunakan untuk menentukan kebolehtelapan bahan yang berlainan ke arah aliran bendalir.

Secara umum, mereka terdiri daripada bekas yang diisi dengan bahan berpasir dengan bahagian tetap yang ditentukan di mana aliran air diedarkan.

Aliran air berasal dari takungan air di mana paras airnya tetap. Saluran yang terletak di hujung bekas yang lain terdiri daripada paip yang mengalir keluar arus berterusan.

Sekurang-kurangnya dua ukuran ketinggian lajur air diambil di sepanjang jalan bendalir untuk mengetahui kebolehtelapan bahan.

Permohonan

Undang-undang Darcy banyak digunakan hari ini dalam bidang kejuruteraan awam, kejuruteraan pertanian, dan industri petroleum; dan, tentu saja, dalam hidrogeologi.

Oleh itu, salah satu aplikasi Darcy's Law yang paling relevan adalah mendapatkan aliran air melalui akuifer.

Sejauh industri minyak, Darcy's Law juga digunakan untuk menggambarkan aliran minyak, air, dan gas melalui takungan minyak.

Rujukan

1. Undang-undang Darcy (nd). Di Wikipedia. Diakses pada 23 April 2018, dari en.wikipedia.org.
2. Henry Darcy (nd). Di Wikipedia. Diakses pada 23 April 2018, dari es.wikipedia.org.
3. Undang-undang Darcy (nd). Di Wikipedia. Diakses pada 23 April 2018, dari es.wikipedia.org.
4. Darcy, H. (1856). Penerbit Les fontaines de la ville de Dijon Paris: Dalmont.
5. Arora, KR (1989). Mekanik Tanah dan Kejuruteraan Asas. Penerbit Standard.