Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Условия перехода ламинарного течения жидкости в турбулентное

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГЕМОДИНАМИКИ (продолжение)

Лекция № 10

Доцент Ильич Г.К. (кафедра мед. и биол. физики)

 

Характер течения жидкости - ламинарный или турбулентный - за­виситот плотности жидкости r, ее вязкости h, скорости течения v, диаметра трубы d, по которой течет жидкость. Оказывается, что не­которая комбинация этих величин - один безразмерный параметр - мо­жет определять условия перехода ламинарного течения жидкости в турбулентное. Таким параметром является число Рейнольдса (Re):

Re = . (26)

Когда число Рейнольдса не превышает некоторого критического значения Reкр,течение жидкости ламинарно. Если же Re > Reкр, то в потоке жидкости возникают завихрения - ее течение становится тур­булентным.

Значение критического числа Рейнольдса можно определить экс­периментально. Представим, что по гладкой цилиндрической трубе протекает вода с регулируемой и измеряемой скоростью v, которая представляет собой среднюю по сечению трубы скорость течения. Плотность воды, ее вязкость и диаметр трубы известны. Допустим, что труба прозрачна и переход течения жидкости из ламинарного в турбулентное можно определить визуально. Постепенно увеличивая скорость течения, отметим то ее значение v кр, при котором в потоке жидкости начинает проявляться турбулентность. Подставив это значе­ние v кр в формулу (26), получим величину критического числа Рей­нольдса. Для гладких труб Reкр = 2300.

Если Reкр известно, то становится возможным для любой жидкос­ти и разных условий ее течения предсказать, будет ли ее поток ла­минарным или турбулентным.

Пример. Вода течет по трубе диаметром d = 2 мм. При какой скорости v ее течение становится турбулентным?

Примем вязкость воды h = 10-3 Па×с, плотность r = 103 кг/м3 и подставим эти значения в правую часть формулы (26). В левую часть подставим значение критического числа Рейнольдса. Из образовавше­гося уравнения: 2300 = v × 103×2×10-3/10-3, найдем, что течение воды в этой трубе становится турбулентным при скорости v = 1,15 м/с. С увеличением диаметра трубы и уменьшением вязкости жидкости переход из ламинарного течения в турбулентное наступает при уменьшающихся значениях скорости.

Движение крови в организме, в основном, ламинарно. Однако, при определенных условиях кровоток может приобретать и турбулент­ный характер. Анализ формулы (26) позволяет предсказать эти усло­вия. Действительно, турбулентности могут проявляться в полостях сердца (велико значение d). По-видимому, их наличие здесь физиоло­гически целесообразно, поскольку возникающие завихрения приводят к более равномерному перемешиванию порций крови, поступавших из ма­лого круга кровообращения в левый желудочек сердца и, следователь­но, способствует более равномерному обогащению кислородом объема крови, выталкиваемой в большой круг кровообращения. Сравнительно небольшие завихрения могут возникать в аорте и вблизи клапанов сердца (здесь, ведь, велико и значение скорости движения крови).

При интенсивной физической нагрузке скорость движения крови увеличивается и это может вызвать турбулентности в кровотоке.

Из формулы (26) следует также, что с уменьшением вязкости турбулентный характер течения жидкости может проявляться и при сравнительно небольшой скорости ее движения. Поэтому, при некото­рых патологических процессах, приводящих к аномальному снижению вязкости крови, кровоток в крупных кровеносных сосудах может стать турбулентным.

Следует иметь в виду, что значение критического числа Рей­нольдса 2300 приведено для гладких труб и ньютоновской жидкости. Реальная кровь условию однородности не соответствует, поэтому Reкр для крови имеет меньшее значение и по различным литературным дан­ным составляет около 1600 - 900. Кроме того, кровеносный сосуд в ряде случаев нельзя моделировать гладкой трубой. В частности, при наличии атеросклеротических бляшек в просвете сосудов имеются ло­кальные сужения, приводящие к возникновению турбулентности в тече­нии крови. Наличие турбулентности в кровотоке может быть обнаружено по шумам, прослушиваемым с помощью фонендоскопа.

Турбулентное течение крови по сосудам создает повышенную наг­рузку на сердце, что способствует развитию патологических процес­сов в сердечно-сосудистой системе.

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Методы определения вязкости жидкости | Роль эластичности сосудов в системе кровообращения. Пульсовые волны
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 1281; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.013 сек.