Механика кровообращения - Каро К.
Скачать (прямая ссылка):
Характер движения твердых и деформируемых частиц при очень низких и при несколько более высоких скоростях течения изображен на рис. 13.25. Из него ясно, что, за исключением случая движения твердых частиц в потоке с очень низкой скоростью течения, всегда имеет место смещение частиц от стенки трубки.
Движение одиночных эритроцитов при пуазейлевском течении. Движению изолированных эритроцитов в плазме присущи свойства движения как твердых, так и деформируемых частиц. Когда скорость течения в трубке достаточно иизка, так что местная ско-
Медленное вязкое течение
Вязкое течение при наличии инерции
0)
Деформируемые капли I
Т вердые частицы
Перемещение к оси трубки
0)
Деформируемые
капли
Ото тствие радиальных пеп* >еиений
Направление течения
Перемещение к оси трубки
I I
j Перемещение' в двух
направлениях
Положение
равновесия
Положения равновесия
Перемещение к оси трубки Приосевой эффект
Рис. 13.25. Схемы перемещения твердых и деформируемых частиц в трубке: слева — при очень низких числах Рейнольдса, справа — при числах Рейнольдса, существенно больших единицы; вверху — продольный разрез трубки по диаметру, внизу — поперечный разрез. На нижней части рисунка показано равновесное положение частиц, когда их перемещение в поперечном сечении трубки обусловлено деформацией частиц (слева) и инерцией жидкости — приосевой эффект (справа). [Goldsmith (1971). Red cell motions and wall interactions in tube flow.
Fedn Proc. Fedn Am. Socs Exp. Biol., 30, 1578—1588.]
рость сдвига G вблизи поверхности клеток не превышает примерно 20 с-1, клетки вращаются подобно жестким дискам и сохраняют при этом свою двояковогнутую форму. Они переворачиваются таким же образом и с той же периодичностью, как это теоретически предсказывается для жестких дисков того же диаметра. Кроме того, как и жесткие диски, они вращаются вокруг своей малой оси (рис. 13.26). При столь низких скоростях сдвига приблизительно 50% времени клетки проводят в положении, в котором отклонение их больших осей от направления течения не превышает ±20°; смещения к оси трубки в этих условиях не наблюдается.
При скорости сдвига больше 20 с-1 поведение эритроцитов с обычными свойствами начинает постепенно отклоняться от поведения жестких дисков. Клетки проводят больше времени в положении, близком к обозначенному на рис. 13.26 цифрой 3. Когда скорость сдвига превышает 100 с-1, подавляющее большинство клеток находится именно в этом положении. Тщательное наблюдение за мембраной эритроцита позволяет предположить, что она движется вокруг содержимого клетки. Согласно результатам оп-
Эритроциты человека
Рис. 13.26. Поведение взвешенных жестких дисков и эритроцитов человека в пуа-зейлевском потоке со скоростью сдвига меньше 20 с-1. На рисунке приведены выполненные по микрофотографиям изображения вращающихся частиц при различной ориентации их за время, равное периода полного переворота. Направление вращения указано стрелками. Наибольшую угловую скорость частицы имеют в положениях 1 и 5, когда направление их собственной оси вращения (она обозначена штриховой линией в положении 3) совпадает с направлением потока. [Goldsmith (1971). Red cell motions and wall interactions in tube flow. Fedn Proc. Fedn Am. Socs exp. Biol., 30, 1578—1588].
ределения размеров клетки, последняя деформируется, но двояковогнутая форма ее сохраняется. При столь высоких скоростях сдвига наблюдается также радиальное перемещение клеток от стенки трубки, скорость которого возрастает с увеличением скорости сдвига. При очень высоких скоростях сдвига, порядка 5000 с-1, возникает эффект Сегре — Зильберберга, но положение равновесия эритроцитов оказывается ближе к оси трубки, чем ожидаемое для жестких дисков.
При скоростях сдвига меньше чем примерно 50 с-1 в потоке могут образовываться монетные столбики (гл. 10). Они ведут себя так же, как и гибкие палочки, довольно быстро перемещаясь в радиальном направлении. По мере увеличения скорости сдвига столбики постепенно разрушаются возникающими при их враще-нии силами растяжения и сдвига.
Изучено также поведение эритроцитов, жесткость которых "повышена путем обработки их глутаральдегидом. При всех скоростях сдвига такие клетки ведут себя как жесткие диски (рис. 13.27) и не совершают радиальных перемещений до тех пор, пока скорости сдвига не окажутся достаточно высокими для возникновения эффекта Сегре — Зильберберга.
5 0.9
X
о
о
о
о
ТГ7П77 J11 П)у? ¦ vr
О
6 О
Т еория: жесткие ш&ки
10
100
1000
Средняя по сечению скорость сдвига. с~
Рис. 13.27. Зависимость относительного количества эритроцитов [обычных (О) и с повышенной путем обработки глутаральдегидом жесткостью (•)], ориентированных в потоке так, что угол между их главной осью и направлением потока ие превышает 20°, от скорости сдвига. Горизонтальная прямая — независящая от скорости сдвига ориентация, полученная расчетным путем для жестких дисков, период вращения которых при заданной скорости сдвига равен периоду переворота эритроцитов человека. [Goldsmith (1971). Red cell motions and wall interactions in tube flow. Fedn Proc. Fedn Am. Socs exp. Biol., 30, 1578—1588.]
