土工布水平渗透的阻力模型

文章来自土工布|长丝土工布 ，转载注明：http://www.dzhlhx.com 鉴于 iberall 阻力理论模型更适用于研究织物的渗流问题，根据其适用范围，进行土工布的水平渗流研究需作如下假设：1）土工布中的所有纤维截面均为圆形，且直径相同；2）所有纤维均随机、均匀分布于与织物平面相垂直的方向，平行于织物平面的方向没有任何纤维分布；3）流体仅在平行于土工布平面的方向运动，垂直方向不发生渗流；4）该渗流状态为层流，具有低雷诺数特征。设土工布的面密度为gμ (kg/m2)，厚度为δ (m)，沿流体方向土工布的长度为l (m)，体积为gv (m3) ，纤维细度为dtn (dtex)，纤维密度为fρ (kg /m3)，土工布内纤维的总质量即为土工布的体积与密度的乘积，即：fggm = ρ v(kg) (3.6)式中，fm —土工布内纤维的总质量，kg；gρ —土工布的密度，kg/m3。土工布的密度gρ 可利用下列关系式求出：δμρgg= (kg /m3) (3.7)设土工布内所有纤维的总长度为l，则：ldmfff22 = ρ π(kg) (3.8)根据纤维直径公式：43.56810 =××fdtfndρ(m) (3.9)将公式(3.3)、(3.4)、(3.5)代入公式(3.2)，求的土工布内所有纤维的总长度：7=×10δμdtggnvl (m) (3.10)当纤维长度远远大于纤维直径时，流体作用于土工布上的总阻力f 可以看作是流体作用于每单根纤维上的力的总和，所以：70= =4 ×10dtggnvfflvδμπμ (3.11)根据 navier-stokes 方程所描述的流体动量守恒定律可知，沿流体流动方向，单位长度上的压力变化为压力梯度。于是，单位体积内土工布单位长度上的压力梯度就等于流体作用于该土工布单位体积内所有纤维上的总阻力，即：lvfpgδ = (3.12)式中， δp —土工布上下两侧的水压差，n/m2。于是，8δ=××1 .256×10dtgonlvpμμδ(3.13)根据流体力学的基本公式： δp =ρ gδh，可得：8δ= ×1. 256×10dtgonvglhμρμδ(3.14)式中， δh —土工布上下两侧的水位差，m。上世纪 50 年代英国学者 cannan[52]通过研究多孔介质中气体的流动，得出流体在织物内孔隙中的平均速度大约为其表观流速的 2 倍，即0v 和v 之间的关系为：vvo= 2(3.15)结合水平渗透系数的表达式：hvlkδ= ，整理可得：75.63010 = ××gdtgnkμμρδ( cm/s) (3.16)式中，ρ —流体的密度，kg /m3；g —重力加速度，n/kg；δ —土工布的厚度，m；μ —流体的粘度系数，pa s；dtn —土工布中纤维的细度，dtex；gμ —土工布的面密度；kg/m2。文章来自土工布|长丝土工布 ，转载注明：http://www.dzhlhx.com