ISSN:
1741-0444
Source:
Springer Online Journal Archives 1860-2000
Topics:
Biology
,
Chemistry and Pharmacology
,
Medicine
Description / Table of Contents:
Sommaire Des courants équilibrés et pulsatiles à travers des modèles de branchements simulant ceux d'un système artériel ont été étudiés à l'aide de biréfringence d'écoulement. A mesure que le nombre de Reynolds en amont s'accroit à partir de zéro, les perturbations d'écoulement dans les branchements sont générés et propagés par: (1) réajustage du profilé de vélocité laminaire initial; (2) séparation de la couche limitrophe; et (3) début des écoulements secondaires. Pour des nombres de Reynolds entre 20 et 50 le stasis d'écoulement local et la séparation de la couche limitrophe ont lieu au long des parois des branchements extérieurs. Lorsque le nombre de Reynolds dépasse 150, des régions de cisaillement accru localisé, où les contraintes dépassent celles des parois en amont, se localisent au long des parois intérieures du branchement. Avec un écoulement pulsatile, ces régions demeurent centrées à environ un diamètre en aval du point de bifurcation. Des effects semblables sur l'intima artériel aux sites de branchement ont été suggérés comme le mécanisme physique le plus probable pour initier des traumatismes de paroi associés à la maladie d'arériosclérose. Le rapport des surfaces de coupe des branchements semble plus signifiant que l'angle de branchement ou les impédances terminales dans la détermination des longueurs d'entrées et de la distribution de l'écoulement perturbé
Abstract:
Zusammenfassung Stetige und pulsierende Strömungen durch Modellverzweigungen, die jene des Arteriensystems nachahmen, wurden unter Verwendung von Doppelbrechung untersucht. Mit Steigerung der oberstromigen Reynoldszahl von Null, wurden Strömungsstörungen in den Zweigen durch die folgenden Umstände erzeugt und fortgepflanzt: (1) Nachstellung des Profils der Anfangs-Laminargeschwindigkeit; (2) Grenzschichtentrennung; und (3) Einsetzen von Sekundärströmungen. Bei Reynoldszahlen zwischen 20 und 50 treten örtliche Strömungsstockung und Grenzschichtentrennung längs der äußeren Zweigwände auf. Wenn die Reynoldszahl über 150 leigt, auf treten längs der Innenwände Gebiete von örtlich gesteigerter Scherung—wo die Spannungen stärker sind als die oberstromige Wandspannung. Bei pulsierender Strömung bleiben diese Gebiete etwa einen Durchmesser stromab von der Abzweigungsstelle lokalisiert. Ähnliche Wirkungen auf die innerste Arterienhaut an Anzweigstellen wurden als der wahrscheinlichste physikalische Mechanismus für den Beginn von Wandverletzungen vermutet, die mit atherosklerotischen Erkrankungen in Zusammenhang gebracht werden. Das Verhältnis der Querschnittflächen der Zweigarme erscheint bei der Bestimmung der Eingangslängen und der Verteilung von gestörter Strömung ausschlaggebender als der Abzweigwinkel oder die Endimpedanzen.
Notes:
Abstract Steady and pulsatile flows through model branches simulating those of the arterial system were studied using flow birefringence. As the upstream Reynolds number is increased from zero, flow disturbances in branches are generated and propagated by: (1) readjustment of the initial laminar velocity profile; (2) boundary-layer separation; and (3) onset of secondary flows. At Reynolds numbers between 20 and 50, local flow stasis and boundary-layer separation occur along the outer branch walls. When the Reynolds number exceeds 150, regions of locally increased shear, where stresses exceed upstream wall stress, occur along the inner walls of the branch. With pulsatile flow, these regions remain centered approximately one diameter downstream from the point of bifurcation. Similar effects on the arterial intima at sites of branching have been suggested as the most probable physical mechanism for initiating the wall trauma associated with atherosclerotic disease. The ratio of the cross-sectional areas of the branch arms appears more significant than the branching angle or the terminal impedances in determining the entrance lengths and distribution of the disturbed flow.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1007/BF02474222
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