Ламинарное и турбулентное течение крови по сосудам

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:

Ламинарное и турбулентное течение крови по сосудам (25)

где v – скорость течения жидкости,S- сечение трубы,- плотность жидкости,- вязкость жидкости.

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

Если Reкризвестно, 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 значенияReкр, ламинарное течение устойчиво. Если жеRe > Reкр, то в потоке жидкости возникают завихрения – ее течение становится турбулентным.

Reкрдля крови равно 9001600. 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 25). Поэтому, при некоторых патологических процессах, приводящих к аномальному снижению вязкости крови, кровоток в крупных кровеносных сосудах может стать турбулентным.

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.

1.8. Роль эластичности кровеносных сосудов в системе кровообращения. Пульсовая волна.

При сокращении сердца крупные кровеносные сосуды на некоторое время накапливают кровь. Кинетическая энергия выбрасываемой из сердца крови частично переходит в потенциальную энергию упругой деформации стенок аорты и крупных артерий. При диастоле проходит обратный процесс – потенциальная энергия деформированных артерий трансформируется в кинетическую энергию крови. Эластичные кровеносные сосуды как бы «дорабатывают» усилие сердца. Сердце является источником возбуждения колебаний давления на стенки кровеносных сосудов. Эти колебания распространяются по сосудистой системе, и возникающую при этом волну давления называют пульсовой волной.

Пульсовой волной называют волну повышенного давления, распространяющуюся по аорте и артериям, вызванную выбросом крови из левого желудочка в период систолы.

Пульсовая волна является затухающей волной. Происходит также сдвиг колебаний по фазе, который увеличивается с возрастанием расстояния от сердца до рассматриваемого участка сосудистой системы.

Пульсовая волна может быть представлена как сумма простых гармонических волн. Гармонический анализ пульсовых колебаний кровотока является одним из важных методов его изучения. Первая гармоническая составляющая пульсовой волны давленияможет быть записана в следующем виде:

Р1= Ро е- xsin (t – x/v),(26)

где Ро -амплитуда пульсовых колебаний,t- время,х- расстояние от сердца до данной точки,- циклическая (круговая) частота сердечных сокращений,v- скорость распространения пульсовой волны,- коэффициент затухания, определяемый по характеристикам сосудистой системы.

Эластичность сосуда уменьшается с увеличением расстояния от сердца до периферии. Это обусловлено изменением относительного содержания эластина и коллагена в сосудистой ткани. С удалением от сердца увеличивается доля гладких мышечных волокон, которые в атрериолах являются уже основной составляющей сосудистой ткани.

Скорость распространения пульсовой волнывкрупных кровеносных сосудах определяется поформуле Моенса-Кортевега:

Ламинарное и турбулентное течение крови по сосудам (27)

где Е – модуль упругости сосуда,h- толщина его стенки, d -диаметрсосуда.- плотность крови.

Из формулы (27) следует: с увеличением жесткости сосуда и увеличением толщины его стенки скорость пульсовой волны возрастает.

В аорте она равна 4-6 м/с, в артериях мышечного типа – 8-12 м/с. Скорость распространения пульсовой волны намного больше линейной скорости кровотока, не превышающей в покое 0,5 м/с.

Поскольку с возрастом эластичность сосудов снижается (модуль упругости растет), то скорость пульсовой волны возрастает в 2-3 раза. Она растет и с увеличением давления. При повышенном давлении сосуд несколько растягивается, становится более «напряженным», и для его дальнейшего растяжения требуется большее усилие.

Форма пульсовых колебаний и их характеристики являются отражением работы сердца и состояния сосудистой системы.

Наряду с пульсовой волной в кровеносной системе распространяются и звуковые волны, скорость которых велика. Таким образом, в системе кровеносных сосудов выделяют три основных волновых процесса:

перемещение частиц крови (0,5 м/с),
распространение пульсовой волны (10 м/с),
распространение звуковых волн (1500 м/с).

Соседние файлы в папке лабораторные 1 семестр

#
#
#
#
#
#
#

Читайте также: Лимон мед для сосудов

Источник

В местах разветвления сосудов, сужения артерий, крутых изгибов движение имеет турбулентный характер (завихрения). Частицы крови перемещаются перпендикулярно оси сосуда, что значительно увеличивает внутреннее трение жидкости.

Основными показателями гемодинамики являются:

1. Объемная скорость кровотока.

2. Линейная скорость (скорость кругооборота крови).

3. Давление крови в разных участках сосудистого русла.

Объемная скорость кровотока – это количество крови, протекающее через поперечное сечение сосуда в единицу времени (1 мин). В норме отток крови от сердца равен ее притоку к нему, это означает, что объемная скорость кровотока является величиной постоянной. Примером объемной скорости кровотока является МОК.

Линейная скорость кровотока – это скорость движения крови вдоль сосуда. Между объемной и линейной скоростью кровотока существует взаимосвязь, описываемая следующим выражением:

V=Q/πr2;

где V – линейная скорость кровотока, Q – объемная скорость кровотока, r – радиус сосуда, πr2 – отражает площадь поперечного сечения сосуда.

Из выражения видно, что линейная скорость кровотока пропорциональна объемному кровотоку через сосуд(ы) и обратно пропорциональна площади поперечного сечения этого сосуда(ов). Таким образом, линейная скорость кровотока различна в отдельных участках сосудистого русла и зависит от общей суммы площади просветов конкретного отдела сосудов.

Самое маленькое суммарное поперечное сечение сосудистой системы в аорте. Оно равно 8 см2, поэтому скорость движения крови там самая большая и составляет 50-70 см/с. Общее суммарное сечение капилляров составляет 8000 см2, поэтому скорость движения крови всего 0,05 см/с (самая низкая).

В артериях скорость кровотока 20-40 см/с, артериолах – 0,5-10 см/с, в полой вене – 20 см/с.

Ламинарное и турбулентное течение крови по сосудам

Линейная скорость кровотока

В связи с выбросом крови в сосуды отдельными порциями, кровоток в артериях имеет пульсирующий характер.

Непрерывность тока по всей системе сосудов связана с упругими свойствами аорты и артерий. Основная кинетическая энергия, обеспечивающая движение крови, сообщается ей сердцем во время систолы. Часть этой энергии идет на проталкивание крови, другая – превращается в потенциальную энергию растягиваемой стенки аорты и артерий во время систолы. Во время диастолы эта энергия переходит в кинетическую энергию движения крови.

Движение крови по сосудам высокого давления (артерии)

Все сосуды выстланы изнутри слоем эндотелия, образующего гладкую поверхность. Это препятствует свертыванию крови в норме. Кроме этого, исключая капилляры, сосуды содержат: эластические, коллагеновые и гладкомышечные волокна.

Эластические волокна – легко растяжимы, создают эластическое напряжение, противодействующее кровяному давлению.

Коллагеновые волокна – оказывают сопротивление растяжению стенки сосуда. Они образуют складки на поверхности сосуда и противодействуют давлению, которое стремиться сильно растянут сосуд, что предохраняет сосуд от разрыва.

Гладкомышечные волокна – создают тонус сосудов и изменяют его просвет по необходимости. Некоторые гладкомышечные клетки способны ритмично спонтанно сокращаться (независимо от ЦНС), что поддерживает постоянный тонус стенок сосудов. В поддержании тонуса имеют значение вазоконстрикторы – симпатические волокна и гуморальные факторы (адреналин и др.). Суммарное напряжение стенок сосудов называют тонусом покоя.

Кровяное давление в артериальном русле

Уровень кровяного давления измеряется в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст) и определяется совокупностью следующих факторов:

нагнетающей силой сердца;
периферическим сопротивлением;
объемом циркулирующей крови и ее вязкость.

Нагнетающая сила сердца. Основным фактором поддержания уровня АД является работа сердца. Кровяное давление в артериях постоянно колеблется. Его подъем при систоле определяет максимальное(систолическое)давление (САД). У человека среднего возраста в плечевой артерии (и в аорте) оно равняется 110-139 мм рт. ст. Спад давления при диастоле соответствует минимальному(диастолическому) давлению (ДАД), которое равняется 60-89 мм рт. ст. (рисунок 2.4). Зависит оно от периферического сопротивления и ЧСС. Амплитуда колебаний, т.е. разность между систолическим и диастолическим давлением составляет пульсовоедавление (ПД), которое составляет 40-50 мм рт. ст. Оно пропорционально объему выбрасываемой крови сердцем. Эти величины являются важнейшими показателями функционального состояния всей ССС.

Усредненное по времени сердечного цикла АД, представляющее собой движущую силу кровотока называется средним давлением (СрАД). Для периферических сосудов оно равно:

СрАД=ДАД + 1/3 ПД;

для центральных артерий:

СрАД=ДАД+ 1/2 ПД.

Среднее давление снижается по ходу сосудистого русла. По мере удаления от аорты систолическое давление постепенно нарастает. В бедренной артерии оно повышается на 20 мм рт. ст., в тыльной артерии стопы на 40 мм рт. ст. больше, чем в восходящей аорте. Диастолическое давление, наоборот, снижается. Соответственно, увеличивается пульсовое давление, что обусловлено периферическим сопротивлением сосудов.

В концевых разветвлениях артерий и в артериолах давление резко снижается (до 30-35 мм рт. ст. в конце артериол). Значительно снижаются и исчезают пульсовые колебания, что обусловлено высоким гидродинамическим сопротивлением этих сосудов. В полых венах давление близко или равно 0.

Ламинарное и турбулентное течение крови по сосудам

Источник

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:

Ламинарное и турбулентное течение крови по сосудам (25)

где v – скорость течения жидкости,S- сечение трубы,- плотность жидкости,- вязкость жидкости.

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

Если Reкризвестно, 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 значенияReкр, ламинарное течение устойчиво. Если жеRe > Reкр, то в потоке жидкости возникают завихрения – ее течение становится турбулентным.

Reкрдля крови равно 9001600. 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 25). Поэтому, при некоторых патологических процессах, приводящих к аномальному снижению вязкости крови, кровоток в крупных кровеносных сосудах может стать турбулентным.

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.

1.8. Роль эластичности кровеносных сосудов в системе кровообращения. Пульсовая волна.

При сокращении сердца крупные кровеносные сосуды на некоторое время накапливают кровь. Кинетическая энергия выбрасываемой из сердца крови частично переходит в потенциальную энергию упругой деформации стенок аорты и крупных артерий. При диастоле проходит обратный процесс – потенциальная энергия деформированных артерий трансформируется в кинетическую энергию крови. Эластичные кровеносные сосуды как бы «дорабатывают» усилие сердца. Сердце является источником возбуждения колебаний давления на стенки кровеносных сосудов. Эти колебания распространяются по сосудистой системе, и возникающую при этом волну давления называют пульсовой волной.

Пульсовой волной называют волну повышенного давления, распространяющуюся по аорте и артериям, вызванную выбросом крови из левого желудочка в период систолы.

Пульсовая волна является затухающей волной. Происходит также сдвиг колебаний по фазе, который увеличивается с возрастанием расстояния от сердца до рассматриваемого участка сосудистой системы.

Пульсовая волна может быть представлена как сумма простых гармонических волн. Гармонический анализ пульсовых колебаний кровотока является одним из важных методов его изучения. Первая гармоническая составляющая пульсовой волны давленияможет быть записана в следующем виде:

Р1= Ро е- xsin (t – x/v),(26)

где Ро -амплитуда пульсовых колебаний,t- время,х- расстояние от сердца до данной точки,- циклическая (круговая) частота сердечных сокращений,v- скорость распространения пульсовой волны,- коэффициент затухания, определяемый по характеристикам сосудистой системы.

Эластичность сосуда уменьшается с увеличением расстояния от сердца до периферии. Это обусловлено изменением относительного содержания эластина и коллагена в сосудистой ткани. С удалением от сердца увеличивается доля гладких мышечных волокон, которые в атрериолах являются уже основной составляющей сосудистой ткани.

Скорость распространения пульсовой волнывкрупных кровеносных сосудах определяется поформуле Моенса-Кортевега:

Ламинарное и турбулентное течение крови по сосудам (27)

где Е – модуль упругости сосуда,h- толщина его стенки, d -диаметрсосуда.- плотность крови.

Из формулы (27) следует: с увеличением жесткости сосуда и увеличением толщины его стенки скорость пульсовой волны возрастает.

В аорте она равна 4-6 м/с, в артериях мышечного типа – 8-12 м/с. Скорость распространения пульсовой волны намного больше линейной скорости кровотока, не превышающей в покое 0,5 м/с.

Поскольку с возрастом эластичность сосудов снижается (модуль упругости растет), то скорость пульсовой волны возрастает в 2-3 раза. Она растет и с увеличением давления. При повышенном давлении сосуд несколько растягивается, становится более «напряженным», и для его дальнейшего растяжения требуется большее усилие.

Форма пульсовых колебаний и их характеристики являются отражением работы сердца и состояния сосудистой системы.

Наряду с пульсовой волной в кровеносной системе распространяются и звуковые волны, скорость которых велика. Таким образом, в системе кровеносных сосудов выделяют три основных волновых процесса:

перемещение частиц крови (0,5 м/с),
распространение пульсовой волны (10 м/с),
распространение звуковых волн (1500 м/с).

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
#
#
#
#
#
#
#
#
#
#

Источник