水力學(xué)達(dá)西定律實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱____達(dá)西定律驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)__課程名稱______水力學(xué)__________院系部:可再生能源學(xué)院專業(yè)班級(jí)：學(xué)生姓名：學(xué)號(hào):同組人:實(shí)驗(yàn)臺(tái)號(hào):指導(dǎo)教師：成績(jī)：實(shí)驗(yàn)日期:2011.10.20華北電力大學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙螅和ㄟ^(guò)進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)，測(cè)定均質(zhì)砂的滲透系數(shù)K值以及滲過(guò)砂體的滲流量與水頭損失的關(guān)系，驗(yàn)證滲流的達(dá)西定律。二、實(shí)驗(yàn)儀器：在直立圓筒中裝入均質(zhì)砂，底部裝一塊濾板，實(shí)驗(yàn)用水由帶溢水裝置的供水桶供給，恒定水流由砂體下部進(jìn)入，滲過(guò)砂體的水由圓筒頂溢出，用量筒與停表測(cè)定滲流量Q；在圓筒側(cè)壁上裝兩只測(cè)壓管，以測(cè)定滲流水頭損失。供水桶可上下移動(dòng)以改變實(shí)驗(yàn)水頭與流量。三、實(shí)驗(yàn)原理液體在孔隙介質(zhì)中流動(dòng)時(shí)，由于粘滯性作用將會(huì)產(chǎn)生能量損失。達(dá)西（HenriDarcy）在1852-1855年間通過(guò)實(shí)驗(yàn)，總結(jié)得出滲流能量損失與滲流速度成一次方的線性規(guī)律，后人稱為達(dá)西定律。由于滲流速度很小，故速度水頭可以忽略不計(jì)。因此總水頭H可用測(cè)管水頭h來(lái)表示，水頭損失hw可用測(cè)管水頭差來(lái)表示，即，于是，水力坡度J可用測(cè)管水頭坡度來(lái)表示式中：l為兩個(gè)測(cè)壓管孔之間距離；h1與h2為兩個(gè)測(cè)壓孔的測(cè)管水頭。達(dá)西通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，得到圓筒內(nèi)滲流量Q與圓筒斷面積A和水力坡度J成正比，并和土壤的透水性能有關(guān)，所建立基本關(guān)系式如下：

式中v為滲流簡(jiǎn)化模型的斷面平均流速；系數(shù)K為反映孔隙介質(zhì)透水性能的綜合系數(shù)，稱為滲透系數(shù)。實(shí)驗(yàn)中的滲流區(qū)為一圓柱形的均質(zhì)砂體，屬于均勻滲流，可以認(rèn)為各點(diǎn)的流動(dòng)狀態(tài)是相同的，任意點(diǎn)的滲流流速u(mài)等于斷面平均滲流流速，因此達(dá)西定律也可以表示為：上式表明，滲流的水力坡度，即單位距離上的水頭損失與滲流流速的一次方成正比，因此稱為滲流線性定律滲流雷諾數(shù)用下列經(jīng)驗(yàn)公式求：式中de為砂樣有效粒徑、n為孔隙率。四、實(shí)驗(yàn)方法與步驟:1．記錄基本常數(shù)，包括實(shí)驗(yàn)圓筒內(nèi)徑D、測(cè)孔間距l(xiāng)及砂樣有效粒徑de、孔隙率n與水溫。2．開(kāi)啟供水管注水，讓水浸透圓筒內(nèi)全部砂體并使圓筒充滿水；一般按流量從大到小順序進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。將調(diào)節(jié)水頭的供水桶升到最高位置，待水流穩(wěn)定后，即可量測(cè)兩個(gè)測(cè)壓管的水頭，并用體積法測(cè)定滲流量。3．依次降低水頭，待水流穩(wěn)定后進(jìn)行上述測(cè)量，共測(cè)10次。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理D=14.4cmL=20cmde=0.738cmn=0.732F=64cm^2T=18.2°計(jì)算各組次的、v、J與滲透系數(shù)K值。2v—J關(guān)系曲線3.Q—hw關(guān)系曲線求出滲流線性定律的使用范圍與相應(yīng)的臨界雷諾數(shù)Re。滲流線性定律,發(fā)生在層流階段,此階段v=k