Механика кровообращения - Каро К.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 14.12. Проявление гистерезиса в аенах. Кривая давление — объем для сегмента каудальной полой вены собаки при синусоидальном изменении объема с частотой 5 Гц. Во время увеличения объема давление в сегменте вены выше, чем во время уменьшения, части кривой, отражающие увеличение и уменьшение объема, помечены стрелками, направленными соответствующим образом. (На графике вместо площади поперечного сечения указан объем, поскольку длина сегмента веиы неизвестна). [Attinger (1969). Wall properties of veins, p. 256, Trans, on Bio-med. Eng., BME-16, Institute of Electrical and Electronics Engineers
Inc., New York.]
а не чисто упругими свойствами. Вены проявляют заметные вяз-коупругие свойства также при несколько более низких (чем в опытах по измерению постоянной k) частотах. Например, при синусоидальном изменении объема сегмента вены с частотой 5 Гц (значение а в этих условиях еще велико — около 14) был обнаружен гистерезис (разд. 7.2): во время увеличения объема давление в сегменте было выше, чем при таких же значениях объема во время его уменьшения (рис. 14.12).
Картины течения крови и профили скорости в венах. Средняя скорость крови в каудальной полой вене собаки составляет 10— 20 см-с-1, а диаметр вены — около 1 см (табл. I), так что среднее число Рейнольдса лежит между 250 и 500, а максимальное составляет примерно 700. В более мелких венах число Рейнольдса, конечно, меньше. Другим важным безразмерным параметром является зависящий от частоты параметр Уомерсли а (см. разд. 5.6). Наибольшее значение этот параметр имеет в случае полой вены — при частоте сокращений сердца 2 Гц он равен примерно восьми. Для более мелких вен его значение меньше.
Зная эти два параметра, мы можем представить в общих чертах характер течения крови в крупных венах в условиях, когда их
поперечное сечение остается более или менее круглым. 1. Мы полагаем, что течение должно быть ламинарным, потому что даже пиковое число Рейнольдса в этом случае много меньше его критического значения (примерно 2300) для стационарного течения.
2. Длина начального участка для среднего (по времени) течения крови в наиболее крупных венах должна быть большой, потому что соответствующее среднее число Рейнольдса достаточно велико (предполагается, что средние скорости не зависят от колебательных составляющих, а это может быть неверно — см. разд. 12.8). Однако длина начального участка не будет превышать длину сосуда, как это имеет место в случае аорты. Эта длина в каудальной полой вене собаки в соответствии с уравнением (5.4) равна 7,5—15 см. Наличие вторичных течений в потоке при входе в вену может привести к некоторому снижению этих оценок из-за повышения интенсивности поперечного перемешивания слоев жидкости, движущихся более медленно и более быстро. В результате течение может развиться быстрее. Поэтому, даже если в области входа потока из приводящих вен в рассматриваемый сосуд имеются тонкие пограничные слои, средняя составляющая течения должна почти полностью развиться раньше, чем достигнет сердца, т. е. на расстоянии от входа менее 30 см. 3. Поскольку значение а достаточно велико, «колебательные» пограничные слои у стенки сосуда останутся тонкими (разд. 5.6) и пульсирующее течение вблизи оси сосуда (в ядре потока) будет иметь плоский профиль скоростей в отличие от выпуклого профиля полностью развитого среднего течения. 4. В соответствии с уравнением (12.28) длина начального участка для нестационарной составляющей течения будет небольшой — около 4,5 см.
Помимо влияния клапанов, о котором известно очень мало, важным отличием венозного потока от артериального является то, что первый направлен от более мелких сосудов к более крупным. Поэтому течение в области соединения венозных сосудов отличается по характеру от наблюдаемого в области разветвления артериальных сосудов (разд. 12.8). В области соединения два потока объединяются таким образом, что у профиля скорости (в плоскости соединения) сразу возникает провал в центре. Это обусловлено тем, что в каждом подводящем сосуде точка, где скорость течения максимальна, не лежит на оси объединяющего сосуда. Оба потока поворачиваются, при этом возникают вторичные движения (разд. 5.8), приводящие к образованию двух пар вторичных вихрей. Именно такая картина получается при пропускании дыма через модель бифуркации (рис. 14.13Л). Исследование в опытах на моделях профиля скорости в общей трубке показывает, что пограничные слои здесь остаются тонкими и, за исключением области, расположенной вблизи места соединения потоков, профиль скорости почти плоский (рис. 14.13Б). По-видимому, это обусловлено характером перестройки продольного течения за счет влияния вто-
Относительной расстояний tio радиусу
ричных движений. Поведение нестационарных потоков в области таких соединений не изучено. Нам неизвестны какие-либо систематические исследования профиля скорости даже в наиболее крупных венах. Однако сквозь тонкую стенку нижней полой вены, вниз по потоку от места слияния подвздошных вен, вторичные движения видны вполне отчетливо.
