Условия проявления турбулентности в системе кровообращения

Литература

1. Основная литература

1. Медицинская и биологическая физика: Учеб. для мед. спец. вузов. – М.: Высш. школа, 1996. – 608 с.

2. Биофизика. Учеб. для студ. высш. уч. заведений. – М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 1999. – 288 с.

3. Ильич Г. К. Колебания и волны. Акустика. Гемодинамика: Учебное пособие.- Мн.: МГМИ, 2000.-91 с.

4. Владимиров Ю. А., Ропщукин Д. И, Потапенко А. Я., Деев А. И. Биофизика: Учебник. – М.: Медицина, 1983. – 272 с.

Дополнительная литература

1. Исследование системы крови в клинической практике. – М.: Триада – Х, 1999. – 480 с.

2. Болезни сердца и сосудов. Руков. для врач. В 4-х т., Т. 1. – М.: Медицина, 1992. – 496 с.

3. Физический практикум: Для физ. спец. вузов. – Мн.: Университетское, 1986. – 352 с.

Учебные и воспитательные цели:

В итоге изучения студенты должны знать:

1. общие физические закономерности, лежащие в основе процессов, протекающих в организме;

2. Роль эластичности кровеносных сосудов в системе кровообращения. Пульсовая волна. Скорость распространения пульсовой волны. Физические принципы определения давления и скорости движения крови. Работа и мощность сердца, их количественная оценка. Поверхностное натяжение в жидкости и методы его намерения. Капиллярные явления, их значение в биологических системах. Газовая эмболия.

Материальное обеспечение.

1. Слайды – 5 шт

Расчет учебного времени

Тема:

1 минута

При малых скоростях течения случайно возникающие в потоке завихрения гаснут, не вызывая заметного перемешивания слоев. При высоких скоростях течения жидкости создаются условия, при которых течение перестает быть устойчивым и под влиянием случайных возмущений перемешивается и переходит в турбулентное.

Вопрос 1. 30 минут

Ламинарное течение – упорядоченный режим течения вязкой жидкости, характеризующийся отсутствием перемешивания между слоями жидкости.

Течение жидкости с завихрениями называется турбулентным.

При малых скоростях течения случайно возникающие в потоке завихрения гаснут, не вызывая заметного перемешивания слоев. При высоких скоростях течения жидкости создаются условия, при которых течение перестает быть устойчивым и под влиянием случайных возмущений переходит в турбулентное.

Наличие условий, при которых ламинарное течение перестает быть устойчивым, зависит от числа Рейнольдса:

(1)

где v – скорость течения жидкости,

S – сечение трубы,

r - плотность жидкости,

h - вязкость жидкости.

Как правило, значение критического числа Рейнольдса определяют экспериментально. Для гладких труб Re_кр = 2300.

Если Re_кр известно, то становится возможным для любой жидкости и разных условий ее течения предсказать, будет ли ее поток ламинарным или турбулентным. Если для определенного течения число Рейнольдса не превышает некоторого критического значения Re_кр, ламинарное течение устойчиво. Если же Re > Re_кр, то в потоке жидкости возникают завихрения - ее течение становится турбулентным.

Движение крови в организме, в основном, ламинарное. Однако, при определенных условиях, кровоток может приобретать и турбулентный характер.

Турбулентность проявляется в полостях сердца (велико значение d), в аорте и вблизи клапанов сердца (высокая скорость движения крови). При интенсивной физической нагрузке скорость движения крови увеличивается, и это может вызвать турбулентность в кровотоке.

С уменьшением вязкости турбулентный характер течения жидкости может проявляться и при сравнительно небольшой скорости ее движения (см. формулу 1). Поэтому, при некоторых патологических процессах, приводящих к аномальному снижению вязкости крови, кровоток в крупных кровеносных сосудах может стать турбулентным.

Re_кр для крови равно 900¸1600. Кровеносный сосуд не всегда можно моделировать гладкой трубой. В частности, при наличии атеросклеротических бляшек в просвете сосудов имеются локальные сужения, приводящие к возникновению турбулентности в течении крови. Турбулентность в кровотоке сопровождается шумами, прослушиваемыми с помощью фонендоскопа.

Вопрос 2. 20 минут.