Articles

Regular articleThe Use of the Dimensionless Womersley Number to Characterize the Unsteady Nature of Internal Flow

Bezrozměrná čísla jsou velmi užitečná při charakterizaci mechanického chování, protože jejich velikost lze často interpretovat jako relativní význam konkurenčních sil, které ovlivňují mechanické chování různými způsoby. Jedno z bezrozměrných čísel, Womersleyho číslo (Wo), se někdy používá k popisu nestacionárního charakteru proudění kapaliny v reakci na nestacionární tlakový gradient; tj. zda je výsledné proudění kapaliny kvazistacionární, či nikoli. Tekutiny obklopují organismy, které samy obsahují tekutinové oddíly; chování, které tyto biologicky důležité tekutiny (např. vzduch, voda nebo krev) vykazují, je fyziologicky významné, protože do značné míry určuje rychlost výměny hmoty a tepla a produkci sil mezi organismem a jeho okolím nebo mezi různými částmi organismu.

V biologické literatuře se použití Womersleyho čísla obvykle omezuje na jedinou geometrii: případ proudění uvnitř kruhového válce. Shrnujeme důkazy o širší úloze Womersleyho čísla při charakterizaci nestacionárního proudění, než naznačuje toto geometrické omezení. Pro specifickou kategorii vnitřního proudění ukazujeme, že přesné analytické řešení pro nestacionární proudění mezi dvěma rovnoběžnými stěnami předpovídá stejný vzorec chování kapaliny, který byl dříve identifikován pro proudění uvnitř válců; tj. dichotomii v chování kapaliny pro hodnotyWo<1 aWo>1. KdyžWo<1, proudění podle předpovědi věrně sleduje oscilující tlakový gradient a rychlostní profily vykazují parabolický tvar, takže tekutina oscilující s největší amplitudou je nejdále od stěn („kvazistálé“ chování). KdyžWo>1, rychlostní profily již nejsou parabolické a proudění je fázově posunuto v čase vzhledem k oscilujícímu gradientu tlaku. Amplituda oscilující tekutiny se může buď zvyšovat, nebo snižovat sWo>1, jak je popsáno v textu.

.