达西实验仪

一、 实验原理及计算式

液体在孔隙介质中流动时，由于粘滞性作用将会产生能量损失。达西（Henri Darcy）在1852-1855年间通过实验，总结出渗流能量损失与渗流速度成一次方的线性规律，后人称为达西定律。

　   由于渗流速度很小，故速度水头可以忽略不计。因此总水头H可用测管水头h来表示，水头损失h_w可用测管水头差来表示，即

于是，水力坡度J可用测管水头坡度来表示：

式中，L为两个测压管孔之间的距离，h₁与h₂为两个测压孔的测管水头。

达西通过大量实验，得到圆筒内渗流量Ｑ与圆筒断面积A和水力坡度J成正比，并和土壤的透水性有关，所建立基本关系式如下：

Q＝KAJ      v=Q/A=KJ

式中，v为渗流简化模型的断面平均流速，系数K为反映孔隙介质透水性能的综合系数，称为参透系数。

实验中的渗流区为一圆柱形的均质砂体，属于均匀渗流，可以认为各点的流动状态是相同的，任意点的渗流流速u等于断面平均渗流流速，因此达西定律也可以表示为：

u=KJ

上式表明，渗流的水力坡度，即单位距离上的水头损失与渗流流速的一次方成正比，因此称为渗流线性定律。

渗流雷诺数用下列经验公式求：

式中，d_e为砂样有效粒径、n为孔隙率。ν为实验筒断面平均流速，ν为水的运动粘性系数.