Prędkość filtracji (ang. superficial flow velocity) – stosowany powszechnie w hydrodynamice podziemnej, inżynierii złożowej oraz hydrogeologii umowny parametr skalarny lub wektorowy charakteryzujący wartość prędkości poruszania się płynu w ośrodku porowatym, związany bezpośrednio z natężeniem przepływu.

Definicja Prędkość filtracji jest związanym z prędkością przepływu polem wektorowym którego strumień przez zorientowaną powierzchnię w obrębie ośrodka porowatego równy jest natężeniu przepływu płynu przepływającemu przez tę powierzchnię:

Własności Prędkość filtracji jest bardziej pojęciem abstrakcyjnym niż fizykalnym, gdyż nie stanowi średniej prędkości cząstek płynu poruszających się w kanałach systemu porów ośrodka porowatego. Tę ostatnia wielkość reprezentuje prędkość adwekcji Różnica pochodzi stąd, że powierzchnia całkowania we wzorze definicyjnym odnosi się do całego ośrodka porowatego, a nie do przekrojów kanałów porowych, w których odbywa się ruch płynu. Jednakże wektory prędkości filtracji i prędkości adwekcji są zawsze do siebie równoległe i mają zgodnie skierowane zwroty, a różnią się jedynie długością. Między wektorami tymi zachodzi związek liniowy

gdzie jest porowatością ośrodka porowatego.

Wzór powyższy obowiązuje również w wersji skalarnej odnoszącej się do przepływów jednowymiarowych:

W praktyce, w hydrodynamice podziemnej oraz w inżynierii złożowej pojęcie prędkości filtracji stosowane jest znacznie częściej niż pojęcie prędkości adwekcji, mimo iż pierwsze z nich ma charakter abstrakcyjny, a drugie posiada jawny sens fizykalny. Dlatego też używając określenia prędkość płynu mamy w powyższych dziedzinach na myśli prędkość filtracji.

Jednostki W układzie SI jednostką prędkości filtracji jest 1 m/s. W tej samej jednostce wyraża się również prędkość adwekcji.

W starym, wycofanym już formalnie, lecz niekiedy jeszcze używanym układzie CGS jednostką prędkości filtracji jest 1 cm/s. W tej samej jednostce wyraża się również prędkość adwekcji.

Przeliczenie jednostek między układami jest następujące: 1 cm/s = 0,01 m/s.

Zastosowania Prędkość filtracji jest podstawowym parametrem charakteryzującym ruch płynu w ośrodku porowatym. Związek między prędkością filtracji a gradientem ciśnienia w tym ośrodku wyraża formuła Darcy’ego.

W przypadku przepływów wielofazowych prędkość filtracji jest na ogół różna dla poszczególnych faz. Ruch płynu określony jest wówczas przez ciąg pól wektorowych prędkości filtracji odnoszących się do poszczególnych faz.

Bibliografia Bear J.: Dynamics of Fluids in Porous Media, American Elsevier, New York – London – Amsterdam, (1972). Colins R.E.: The Flow of Fluids through Porous Materials, van Nostrand, New York, (1961). Scheidegger A.E.: Physics of Flow through Porous Media, University of Toronto Press, Toronto, (1974).

Kategoria:Hydrodynamika podziemna