Darcysnelheid

Darcysnelheid is de oppervlakkige (of superficiale) stromingssnelheid van een fluïdum door een poreus medium. Het wordt gedefinieerd als q = Q/A, waarbij Q de volumestroom is en A de dwarsdoorsnede van het medium. Omdat q de totale vloeistofdoorstroom per dwarsdoorsnede uitdrukt, is het niet dezelfde als de daadwerkelijke snelheid van vloeistofmoleculen in de poriën. De echte snelheid wordt seepage velocity genoemd en geldt als v = Q/(A ε) = q/ε, waarbij ε de porositeit is.

Darcy's wet geeft q in relatie tot de druk- of hoofdgradiënt. In de gebruikelijke vorm is q = - (k/μ) ∇p, waarin k de intrinsieke permeabiliteit van het medium is (m^2) en μ de dynamische viscositeit van de vloeistof (Pa·s). Een alternatieve formulering maakt gebruik van hoofd, met q = - K_h ∇h, waarbij h het hydraulische hoofd is. De hydraulische conductiviteit K_h is gerelateerd aan k via K_h = (ρ g / μ) k, met ρ de vloeistofdichtheid en g de zwaartekracht.

De Darcysnelheid is in wezen een macroscopic parameter en gaat uit van laminaire stroming door een poreus medium. De wet geldt bij lage Reynolds-getallen in de poriën. Bij hogere stroomsnelheden treden niet-lineaire effecten op, en wordt vaak een Forchheimer-term toegevoegd. Daarnaast kunnen anisotropie en heterogeniteit van het medium de permeabiliteit tot tensoriële beschrijving brengen.

Toepassingen bevinden zich in de hydrogeologie, bodemkunde, petroleumtechniek, filtratie en materiaalwetenschappen, waar de relatie tussen drukgradiënt en doorgestroomd volume cruciaal is voor modellering en ontwerp.