多孔質材料を通る流体の流れを記述するためのダーシーの法則。この法律は、砂フィルターを通過する水の流れの計算に適用できる普遍化として推定されました。これは、ソーヌ川の細かい砂利を含む粗い砂の上でフランスのエンジニアHenry Darcyが行ったいくつかの実験から得られました。
時間が経つにつれてそれは修正されましたが、ダーシーが彼の実験から策定した法律は、現在の水文学の科学的根拠です。ダーシーは彼の研究のために、流体研究のほとんどの研究所で現在使用されている透水計に非常に類似した装置を使用しました。
ヘンリー・ダーシー
今日、法律は工学、水文地質学、石油産業などのさまざまな分野で広く使用されています。
それは何で構成されていますか？
最も単純な形で、ダーシーの法則の数式は次のとおりです。
Q = K∙A∙∆h / ∆L
この式では、Qは流量であり、Kはダーシーの透過係数として知られる定数です（定数は、通過する流体の材料と特性の両方に依存します）。
さらに、Aは断面積、∆Lはサンプル内の2点間の距離、∆hは同じ2点間の電位差です。
法のより正確な表現は次のとおりです。
q =-K∙（dh / dl）
この方程式では、q = Q / Aまたはセクションあたりの流量、Kは透水係数、dh / dlは透水勾配です。
ダーシーの法則に関する考慮事項
ダーシーの法則を確立する場合、多孔質媒体と流体の両方について、一連の考慮事項が考慮されます。
-流体は圧縮可能ではありません。
-流体が通過する多孔質媒体は均一です。
-流れは直線的です。
-流体の流れは等温です。
-流体は、通過する多孔質媒体といつでも反応しません。
制限事項
ダーシーの法則に対する2つの基本的な制限を基本的に考慮することができます。
-第一に、定数Kは多孔質媒体のみに依存しないという事実。その値は、通過する流体にも依存するためです。
-第二に、流れと水力勾配の間の非線形関係。これは、定数が非常に低い値を取る場合、または速度が非常に高い場合に発生します。
有効
一般に、ダーシーによって導き出された法則は、層流が発生する土壌などの多孔質媒体を通る水流に適用できると考えられています。
真実は、後に他の研究者による研究により、ダーシーの法則が土壌を通過するほとんどのタイプの流体の流れに対して引き続き有効であることが裏付けられたことです。
ただし、液体を非常に高速で濾過し、気体を非常に低速で濾過する場合、ダーシーの法則は適用されなくなることに注意することが重要です。
ダーシーの実験
フランスのエンジニア、ヘンリーダルシーは、都市部の飲料水供給の開発において最も重要な先駆者の1人でした。
彼はフランスのディジョン市の給水ネットワークの研究を担当しました。どうやら、彼の責任には浄水フィルターの設計も含まれていました。これが恐らく彼が砂床を通る水の流れを調査するきっかけになりました。
このテーマに関する彼の研究の結果は、ディジョン市の配水ネットワークについて彼が提示したレポートの付属書として公開されました。後になってダーシーの法則と呼ばれるようになったものの表現が発表されたのは、これらの附属書でした。
真実は、彼らの研究が非常に関連性が高いことが判明したことであり、それ以来、彼らは地下水流に関するその後のすべての研究の基礎と液体の浸透性を研究するための科学的基礎の両方と考えられてきた。
しかし、ヘンリー・ダーシーの作品の価値は彼の研究に限定されません。ヘンリーダーシーはまた、ディジョンをローマに次ぐヨーロッパ第2の都市にして、完全な給水ネットワークを構築したことで知られています。このネットワークは、フランスの都市のすべての家のすべての階に達しました。
パーミメーター
ダーシーが彼の実験のために考案した装置は、現在の透水計の基礎です。透水計は、流体の通過に対するさまざまな材料の透過性を決定するために使用されます。
一般的に、それらは一定の断面を持つ砂質の材料で満たされた容器から構成され、その中を水の流れが循環します。
水の流れは、水位が一定である貯水池から生じます。容器の反対側にある出口は、一定の流れが出る蛇口から成ります。
材料の透過性を知るために、流体の経路に沿って水柱の高さを少なくとも2回測定します。
用途
ダーシーの法則は現在、土木工学、農業工学、石油産業で広く使用されています。そしてもちろん、水文地質学の分野でも。
したがって、ダーシーの法則の最も関連する用途の1つは、帯水層を通る水の流れを取得することです。
石油産業に関する限り、ダーシーの法則は、石油貯留層を通過する石油、水、ガスの流れを表すためにも使用されます。
参考文献
- ダーシーの法則（nd）。ウィキペディアで。2018年4月23日にen.wikipedia.orgから取得。
- ヘンリー・ダーシー（nd）。ウィキペディアで。2018年4月23日、es.wikipedia.orgから取得。
- ダーシーの法則（nd）。ウィキペディアで。2018年4月23日、es.wikipedia.orgから取得。
- ダーシー、H。（1856）。Les fontaines publiques de la ville de Dijon。パリ：ダルモント。
- アロラ、KR（1989）。土壌力学と基礎工学。標準発行元。