血流動力學原理演示

（優(yōu)選）血流動力學原理現(xiàn)在是1頁\一共有52頁\編輯于星期日2第一節(jié)流體的流動一、理想流體二、穩(wěn)定流動三、連續(xù)性方程現(xiàn)在是2頁\一共有52頁\編輯于星期日3流體的特點：流動性、粘性和可壓縮性流動性：是流體最基本的特性粘性：即運動著的流體中速度不同的各流體層之間存在著沿切向的粘性阻力（內(nèi)摩擦力）可壓縮性：實際流體都是可壓縮的，特別是對氣體一、理想流體（idealliquid）現(xiàn)在是3頁\一共有52頁\編輯于星期日4

對于實際流體：

1、像水和酒精的粘性很小，氣體的粘性更小

2、一般液體的可壓縮性很小氣體的可壓縮性比較大，但對于可流動的氣體，在比較小的壓強下，氣體密度變化很?。大w積變化很?。?，此時的氣體的可壓縮性也可忽略。所以：流動性是決定流體運動的主要因素

可壓縮性和粘性是影響流體運動的次要因素理想流體：絕對不可壓縮、完全沒有粘滯性的流體現(xiàn)在是4頁\一共有52頁\編輯于星期日5二、穩(wěn)定流動（steadyflow）

液體質點經(jīng)過空間某一定點速度不隨時間改變的流動現(xiàn)在是5頁\一共有52頁\編輯于星期日6

對于一般流體：它的流速既是空間坐標的函數(shù)又是時間的函數(shù)，即：

流場：流體中的每一點的流速隨空間的分布稱為流體速度場。

如果空間任意點流體質元的流速不隨時間變化，則這種流動叫定常流動，則：現(xiàn)在是6頁\一共有52頁\編輯于星期日7

A、流線：在流體流動的空間，做一些曲線，使曲線上任何一點的切線方向都與流體通過該點時速度方向一致，這些曲線就叫做流線。流線的特點：不相交定常流動的流體其流線分布不隨時間變化現(xiàn)在是7頁\一共有52頁\編輯于星期日B、流管：在運動的流體中取一橫截面，經(jīng)過該截面周界的流線就組成一個管狀體，這個管狀體就叫流管。

定常流動的流體，流管中的流體只能在流管中流動而不會流出管外，流管外的流體也不會流入管內(nèi).現(xiàn)在是8頁\一共有52頁\編輯于星期日9

三、連續(xù)性方程

流量：單位時間內(nèi)通過某一流管內(nèi)任意橫截面的流體的體積叫做該橫截面的體積流量，簡稱流量，用Q表示。單位：量綱：平均流速，現(xiàn)在是9頁\一共有52頁\編輯于星期日10

連續(xù)性方程：對于不可壓縮的定常流動的流體，在某一流管中取兩個與流管垂直的截面s1

和s2，流體在兩截面處的流速分別為：和，流量分別為Q1和Q2

，則有：Q1＝Q2

連續(xù)性方程所以：

該式表明：不可壓縮的流體做定常流動時，流管的橫截面與該處平均流速的乘積為一常量。對于不可壓縮的均勻流體，各點的密度是個常量?，F(xiàn)在是10頁\一共有52頁\編輯于星期日11

所以：單位時間內(nèi)流過任一截面的流管內(nèi)的流體質量是常量，因此連續(xù)性方程說明流體在流動中質量守恒

實際上輸送理想流體的剛性管道可視為流管，若管有分支，則不可壓縮流體在各分支管中的流量之和等于總流量，則連續(xù)性方程為：現(xiàn)在是11頁\一共有52頁\編輯于星期日12第二節(jié)伯努利方程丹·伯努利(DanielBernoull,1700-1782)瑞士科學家.1738年伯努利(D.Bernoulli)提出了著名的伯努利方程.它是利用功能原理推導得到.功能原理：機械能的改變量等于外力和非保守內(nèi)力做功的代數(shù)和.現(xiàn)在是12頁\一共有52頁\編輯于星期日13第二節(jié)伯努利方程及其應用一、伯努利方程丹·伯努利(DanielBernoull,1700-1782)瑞士科學家.1738年伯努利(D.Bernoulli)提出了著名的伯努利方程.它是利用功能原理推導得到.功能原理：機械能的改變量等于外力和非保守內(nèi)力做功的代數(shù)和.現(xiàn)在是13頁\一共有52頁\編輯于星期日14現(xiàn)在是14頁\一共有52頁\編輯于星期日15現(xiàn)在是15頁\一共有52頁\編輯于星期日16現(xiàn)在是16頁\一共有52頁\編輯于星期日17一、層流和湍流粘性流體的流動形態(tài)：層流、湍流、過渡流動1.層流：流體分層流動，相鄰兩層流體間只作相對滑動，流層間沒有橫向混雜。第三節(jié)黏性流體的流動甘油緩慢流動層流示意圖現(xiàn)在是17頁\一共有52頁\編輯于星期日18現(xiàn)在是18頁\一共有52頁\編輯于星期日19現(xiàn)在是19頁\一共有52頁\編輯于星期日20現(xiàn)在是20頁\一共有52頁\編輯于星期日21現(xiàn)在是21頁\一共有52頁\編輯于星期日22現(xiàn)在是22頁\一共有52頁\編輯于星期日23現(xiàn)在是23頁\一共有52頁\編輯于星期日24三、雷諾數(shù)★

決定粘性流體在圓筒形管道中流動形態(tài)的因素：速度v、密度ρ、粘度η、管子半徑r★

雷諾提出一個無量綱的數(shù)——雷諾數(shù)作為流體由層流向湍流轉變的判據(jù)★

實驗證明：層流過渡流湍流現(xiàn)在是24頁\一共有52頁\編輯于星期日25現(xiàn)在是25頁\一共有52頁\編輯于星期日26現(xiàn)在是26頁\一共有52頁\編輯于星期日27第四節(jié)粘性流體的運動規(guī)律一、粘性流體的伯努利方程在討論粘性流體的運動規(guī)律時，可壓縮性仍可忽略，但其粘性必須考慮。采用與推導伯努利方程相同的方法，考慮流體要克服粘性力做功，其機械能不斷減少并轉化為熱能，可以得到粘性流體作穩(wěn)定流動時的伯努利方程——單位體積的不可壓縮的粘性流體流動時，克服粘性力所做的功或損失的能量?，F(xiàn)在是27頁\一共有52頁\編輯于星期日28ⅰ若粘性流體在水平等粗細管中作穩(wěn)定流動，∵∴∴因此，若使粘性流體在水平等粗管中作穩(wěn)定流動，細管兩端必須維持一定的壓強差。ⅱ若粘性流體在開放的等粗細管中作穩(wěn)定流動，∵∴因此，細管兩端必須維持一定的高度差。兩種特殊情況：現(xiàn)在是28頁\一共有52頁\編輯于星期日29二、泊肅葉定律不可壓縮的牛頓流體在水平等粗圓管中作穩(wěn)定流動時，如果雷諾數(shù)不大，則流動的形態(tài)是層流。要想維持液體的穩(wěn)定流動，管子兩端必須維持一定的壓強差。1.泊肅葉定律實驗證明：在水平均勻細圓管內(nèi)作層流的粘性流體，其體積流量與管子兩端的壓強差成正比。即——管子半徑——流體粘度——管子長度——壓強差現(xiàn)在是29頁\一共有52頁\編輯于星期日30現(xiàn)在是30頁\一共有52頁\編輯于星期日31現(xiàn)在是31頁\一共有52頁\編輯于星期日32現(xiàn)在是32頁\一共有52頁\編輯于星期日33現(xiàn)在是33頁\一共有52頁\編輯于星期日34現(xiàn)在是34頁\一共有52頁\編輯于星期日35三、斯托克斯定律1、斯托克斯定律固體在粘性流體中運動時將受到粘性阻力作用，若物體的運動速度很小，它所受的粘性阻力可以寫為比例系數(shù)k由物體形狀決定。對于球體，若半徑為R，則k=6π，∴——斯托克斯定律現(xiàn)在是35頁\一共有52頁\編輯于星期日362、收尾速度（沉降速度）當半徑為R、密度為ρ的小球在粘度為η

、密度為σ（ρ>σ）

的粘性流體中豎直下落時，它所受力當三力達到平衡時，小球將以勻速度下落，由即可得——收尾速度（沉降速度）現(xiàn)在是36頁\一共有52頁\編輯于星期日37應用：①在已知R、ρ、σ的情況下，只要測得收尾速度便可以求出液體的粘滯系數(shù)η

。②在已知η

、ρ、σ的情況下，只要測得收尾速度便可以求出球體半徑R?，F(xiàn)在是37頁\一共有52頁\編輯于星期日38第五節(jié)血液在循環(huán)系統(tǒng)中的流動一、血液的組成及特性1、組成血液血漿血球紅細胞白細胞血小板99.9%0.1%血液是非牛頓流體，其粘度不是常數(shù)?，F(xiàn)在是38頁\一共有52頁\編輯于星期日392、特性①具有屈服應力：只有當切應力超過某一數(shù)值后，才發(fā)生流動，低于這一數(shù)值則不發(fā)生流動。能夠引起流體發(fā)生流動的最低切應力值叫屈服應力或致流應力。②具有粘彈性③具有觸變性在一定的切應力作用下，血液粘度會隨著切應時間的推移而降低，如果切應的時間足夠長，粘度下降到一定程度后則不再降低。血液粘度隨切變時間延長而降低的這種特征稱為血液的觸變性現(xiàn)在是39頁\一共有52頁\編輯于星期日40血流速度分布1．血液在血管中的流動基本上是連續(xù)的。2．脈搏波：傳播速度約為8~10m/s，它與血液的流速不同。①截面積S是指同類血管的總截面積。②流速v是指截面上的平均流速。說明：現(xiàn)在是40頁\一共有52頁\編輯于星期日41血流過程中的血壓分布血壓是血管內(nèi)血液對管壁的側壓強。1．收縮壓舒張壓脈壓2．平均動脈壓：一個心動周期中動脈血壓的平均值。

注意：平均動脈壓并不是收縮壓和舒張壓的平均值，平時常用舒張壓加上1/3脈壓來估算。-

=現(xiàn)在是41頁\一共有52頁\編輯于星期日423．全部血液循環(huán)系統(tǒng)的血壓變化曲線由于血液是粘性流體，故血壓在體循環(huán)過程中是不斷下降的。血壓的高低與流量、流阻及血管的柔軟程度有關。現(xiàn)在是42頁\一共有52頁\編輯于星期日43Hemorheology

微循環(huán)的基本概念

微循環(huán)的結構特點2

微循環(huán)的功能特點3第六節(jié)微循環(huán)血流現(xiàn)在是43頁\一共有52頁\編輯于星期日44Hemorheology一、微循環(huán)的基本概念(microcirculation)

是小動脈與小靜脈之間的毛細血管中的血液循環(huán)，具體說是指微動脈、后微動脈、毛細血管、微靜脈范疇內(nèi)的血液循環(huán)。動脈和靜脈的橫切面三種血管關系示意圖靜脈瓣活動示意圖現(xiàn)在是44頁\一共有52頁\編輯于星期日45Hemorheology（二）微循環(huán)的特點及臟器微血管構型1.微循環(huán)的血流特點（1）非連續(xù)性介質，是RBC與血漿的二相流。毛細血管中紅細胞的個性將直接影響微血管，特別是毛細血管的血流特性。此時RBC與管壁間的作用不容忽視。現(xiàn)在是45頁\一共有52頁\編輯于星期日46Hemorheology（2）微血管數(shù)目多

毛細血管的每根長度約為0.5-1mm，全身毛細血管數(shù)目約400億根，總長約9~11萬公里，可圍繞地球2周半?？傞L占全身血管總長的90%。（3）管徑細、管壁薄微循環(huán)血管的直徑<100m≈15dRBC

。毛細血管的直徑d<10m，厚度≈0.5m。管壁薄，通透性好，是實現(xiàn)血液與組織細胞間物質交換的主要場所。（4）存在血漿層（5）毛細血管不可以擴張現(xiàn)在是46頁\一共有52頁\編輯于星期日47Hemorheology（6）血壓低動脈血壓在細動脈中明顯下降人體毛細血管平均血壓為。動脈端：靜脈端：中段：3.3kPa現(xiàn)在是47頁\一共有52頁\編輯于星期日48Hemorheology（7）流速慢、雷諾數(shù)Re小平均約0.4mm/s-1mm/s，有利于物質交換慣性力可忽略毛細血管中Re=10-2~10-4Re10410210110-110-2主動動脈細動毛細細靜靜脈(8)潛在容量大總有效面積約1000m2.現(xiàn)在是48頁\一共有52頁\編輯于星期日49Hemorheology（9）灌流量易變細動脈的舒縮、分支口、狹窄部WBC、PLT的瞬時阻塞→血壓梯度、血流速度的改變→灌注流量改變。微動脈的平滑肌有舒縮功能。這種功能可調節(jié)微血管中的流態(tài)?，F(xiàn)在是49頁\一共有52頁\編輯于星期日50Hemorheology（10）毛細血管壁是可泄漏的很多不能通過細胞膜的物質大多能夠通過毛細血管壁，以保證跨毛細血管壁的物質交換?，F(xiàn)在是50頁\一共有52頁