多孔介質中非達西流動的實驗研究.pdf

1、本文通過開展粒徑分別為0.5～0.63mm和0.63～1.25mm的兩種介質的一維土柱滲透實驗，分析在高滲透流速的情況下，水力梯度和滲透流速之間的關系變化過程。隨著滲透流速的增大，水力梯度和滲透流速之間的線性關系將發(fā)生偏移，即出現(xiàn)非達西現(xiàn)象。本文分別采用Forchheimer定律和Izbash定律對實驗數(shù)據(jù)進行全程擬合和分段擬合，發(fā)現(xiàn)分段擬合會取得更好的擬合效果。對實驗數(shù)據(jù)進行分析計算后，得到這兩種介質發(fā)生非達西流動的臨界雷諾數(shù)分別為2

2、2～27和52～104。通過對水力阻抗的分析，可知當慣性力分量占優(yōu)時，水流流態(tài)處于非達西狀態(tài)。隨著滲透流速的增大，慣性力和粘性力逐漸增加，但慣性力增長速度快于粘性力增長速度，慣性力占水力梯度的比重逐漸增大，而粘性力所占比重逐漸減小。不同的介質Forchheimer數(shù)值是不同的，兩種介質的Forchheimer數(shù)值分別為0.872和1.159。 在一定的近似條件下，通過將水位降深和滲透流速寫成級數(shù)的形式，本文還推導出自流井附近承壓