7. Основные понятия гемодинамики

Гемодинамика изучает законы движения крови по кровеносной системе.

Давление (Р) – это сила, действующая со стороны крови на сосуды, приходящаяся на единицу площади:

P = F\S

Линейная скорость (v) – путь, проходимый частицами крови в единицу времени:

v=l\t

Формула связи линейной и объемной скорости:

Q=Sv

где S – площадь поперечного сечения потока жидкости

Объемной скоростью (Q) называют величину, численно равную объему жидкости, протекающей в единицу времени через данное сечение:

Q=V\t

.

8.Ламинарное и турбулентное течение жидкости или газа, переходы между ними. Число Рейнольдса.

Различают два принципиально разных вида движения жидкости:

1. В одних случаях жидкость течёт как бы отдельными слоями. Такой тип движения называют ламинарным (от латинского слова lamina - слой, пластинка). Линии тока, то есть траектории движения отдельных частиц жидкости, при ламинарном течении оказываются параллельными. Если в поток жидкости, движущейся ламинарно, ввести тоненькую трубочку, по которой подается краска, то окрашенной окажется только тонкая струйка - в остальной объём жидкости краска не проникнет

2. Другой вид течения жидкости или газа - турбулентное течение, при котором в жидкости возникает большое количество вихрей (turbulus по латыни - вихрь). Вихри имеют самые разные размеры и направления вращения. В местах соприкосновения вихрей возникают большие градиенты скоростей, в результате чего появляются большие дополнительные силы трения. Поэтому сопротивление движению жидкости или газа при переходе от ламинарного течения к турбулентному значительно возрастает (нередко во много раз). В результате резко увеличивается диссипация энергии, то есть механическая энергия жидкости переходит в тепловую. Поэтому для поддержания движения (при той же объёмной скорости) надо затрачивать гораздо больше энергии, чём при ламинарном течении. Именно поэтому самолётам, автомашинам, скоростным поездам придают „обтекаемую" форму, при которой степень турбулентности уменьшается (совсем избежать образования вихрей в данном случае практически невозможно).

Можно привести и такой пример. Есть заболевания, при которых стенка артерии в каком-то месте выпячивается наружу, образуя мешочек (аневризму). На первый взгляд это не должно сказываться на количестве протекающей крови (диаметр сосуда не уменьшается), нона самом деле это не так. Наличие аневризмы способствует возникновению вихрей и может привести к тому, что на некотором участке артерии ламинарное течение перейдёт в турбулентное. При этом заметно увеличится сопротивление движению крови, и уменьшится объёмная скорость кровотока, то есть орган, который снабжает данная артерия, будет испытывать недостаток кислорода и питательных веществ. Аналогичное воздействие может оказать небольшой пристеночный тромб или местное с давление сосуда. Дальше будут приведены ещё примеры.

Другая особенность турбулентного течения - это интенсивное перемешивание жидкости вследствие образования вихрей (при ламинарном движении перемешивания практически нет). Поэтому в реакторах химических заводов, где должна происходить химическая реакция между двумя жидкостями или газами, стараются обеспечить максимальное развитие турбулентности в реагентах, иначе реакция пойдёт слишком медленно

Число Рейнольдса – величина безразмерная. Опытным путём можно найти так называемое критическое значение числа Рейнольдса Rкрит, при котором происходит переход от ламинарного движения к турбулентному или наоборот. Если для данного конкретного случая Re < Reкрит, движение будет ламинарным, если же Re > Reкрит, то движение будет турбулентным. Величина критического значения числа Рейнольдса Rкрит зависит от ряда причин (например, степени шероховатости стенок трубки - при гладких стенках Rкрит больше; наличие выступов, резких изломов поверхности, наоборот, способствует образованию вихрей, то есть уменьшает Rкрит). Максимальная величина критического числа Рейнольдса около 2.300. Исследованиями различных авторов было показано, что для системы кровообращения критическое число Рейнольдса приблизительно равно 1000.

Re= 2RVp/ η