Плеханов В.Н.
ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ, ПОСВЯЩЕННЫХ ОТКЛОНЕНИЯМ ОТ ЛИНЕЙНОГО ЗАКОНА ДАРСИ *
Аннотация:
в работе рассмотрены некоторые исследования, посвященные отклонению линейной фильтрации
Ключевые слова:
закон Дарси, линейная фильтрация, скорость фильтрации
Анри Дарси в 1856 г были проведены первые экспериментальные исследования по фильтрации воды через трубы, заполненные песком. В результате именем Дарси был назван линейный закон фильтрации, который предполагает, что скорость фильтрации жидкости пропорциональна градиенту давления. Значительное число работ [1–2,3–5, 6–7, 8–12, 14–20] посвящено изучению основного линейного закона фильтрации и исследованию границ его применимости. На основе этих исследований выделяют верхнюю границу, связанную с проявлением инерционных сил при высоких скоростях фильтрации и нижнюю границу, связанную с проявлением неньютоновских свойств жидкости или ее взаимодействием с твердым скелетом пористой среды. Необходимо отметить, что начиная с 19 века, и по настоящее время имеется большое количество экспериментальных работ, показывающих наличие отклонения от линейного закона Дарси при малых скоростях фильтрации. Отклонения от линейного закона Дарси в областях малых скоростей фильтрации впервые изучал Кинг [21]. В 1897–1898 гг. им были проведены эксперименты с тонкозернистыми грунтами при небольших скоростях фильтрации 0,0075–0,0018 мм/c. Его внимание было заострено на том, что в некоторых опытах при уменьшении скорости фильтрации наблюдалось незначительное понижение коэффициента фильтрации. Особого внимания заслуживают опубликованные в 1910 г аналитические работы Болдвин-Вайемана. Он определял фильтрационное сопротивление грунта с помощью просто измеряемых показателей грунта. Им была предложена зависимость скорости фильтрации от гидравлического градиента. В дальнейшем предложенная формула оказалась непригодной, так как результаты расчетов по ней значительно отличались от экспериментальных данных. Болдвин-Вайеман указал на зависимость фильтрационного сопротивления от гидравлического градиента и поперечного сечения потока, которое определяется структурой фильтрующейся среды и количеством жидкости, удерживаемой поверхностью породы. Павловский Н.Н. [13] в своих работах по фильтрационным исследованиям сделал вывод, что линейный закон Дарси выполняется в большинстве расчетов, но необходимо продолжать теоретическое и экспериментальное изучение процессов фильтрации, как при высоких, так и при малых скоростях фильтрации. По мнению автора между скоростями фильтрации и градиентом напора сохраняется прямая зависимость, если поток не приобретает турбулентное движение и при этом не меняется пористость среды. Изменение пористости, по его мнению, происходило в результате «капиллярного притяжения» между жидкостью и скелетом среды. В своих выводах автор отметил, что для движения жидкости, находящейся в твердых стенках в состояние покоя необходимо преодолеть значение начального сопротивления. Также он пришел к выводу, что в областях малых скоростей, сопротивление двигающейся жидкости не сразу подчиняется закону вязкости Ньютона и при малых скоростях фильтрация должна быть пропорциональна напору. В его работах подтверждено отклонение от линейного закона Дарси при малых скоростях фильтрации.
Номер журнала Вестник науки №5 (26) том 4
Ссылка для цитирования:
Плеханов В.Н. ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ, ПОСВЯЩЕННЫХ ОТКЛОНЕНИЯМ ОТ ЛИНЕЙНОГО ЗАКОНА ДАРСИ // Вестник науки №5 (26) том 4. С. 195 - 198. 2020 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/3144 (дата обращения: 30.04.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2020. 16+