Articles

Reguláris cikkThe Use of the Dimensionless Womersley Number to Characterize the Unsteady Nature of Internal Flow

A dimenziótlan számok nagyon hasznosak a mechanikai viselkedés jellemzésében, mivel nagyságuk gyakran értelmezhető a mechanikai viselkedést különböző módon befolyásoló, egymással versengő erők relatív fontosságaként. Az egyik dimenziótlan számot, a Womersley-számot (Wo) néha arra használják, hogy leírják a folyadékáramlás instacionárius jellegét egy instacionárius nyomásgradiens hatására; azaz, hogy a keletkező folyadékáramlás kvázistacionárius-e vagy sem. Folyadékok veszik körül a szervezeteket, amelyek maguk is tartalmaznak folyadékkompartmentumokat; e biológiailag fontos folyadékok (pl. levegő, víz vagy vér) által mutatott viselkedés fiziológiailag jelentős, mivel nagymértékben meghatározza a tömeg- és hőcsere sebességét és az erőtermelést a szervezet és környezete között vagy a szervezet különböző részei között.

A biológiai irodalomban a Womersley-szám használata általában egyetlen geometriára korlátozódik: a körhengeren belüli áramlás esetére. Összefoglaljuk a Womersley-számnak az instacionárius áramlás jellemzésében betöltött szélesebb körű szerepére vonatkozó bizonyítékokat, mint amire ez a geometriai korlátozás utal. A belső áramlás speciális kategóriájára vonatkozóan megmutatjuk, hogy a két párhuzamos fal közötti instacionárius áramlás pontos analitikus megoldása a folyadék viselkedésének ugyanazt a mintázatát jósolja, amelyet korábban a hengeren belüli áramlásra azonosítottunk; azaz a folyadék viselkedésének kettősségétWo<1 ésWo>1 értékek esetén. HaWo<1, az áramlás az előrejelzések szerint hűen követi az oszcilláló nyomásgradienst, és a sebességprofilok parabolikus alakot mutatnak, úgy, hogy a legnagyobb amplitúdóval oszcilláló folyadék a legtávolabb van a falaktól (“kvázi-állandó” viselkedés). HaWo>1, a sebességprofilok már nem parabolikusak, és az áramlás időben eltolódik az oszcilláló nyomásgradienshez képest. Az oszcilláló folyadék amplitúdójaWo>1 esetén növekedhet vagy csökkenhet, amint azt a szövegben leírtuk.