Articles

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

Dimensionless numbers are very useful in characterizing mechanical behavior because their magnitude can often be interpreted as the relative importance of competing forces that will influence mechanical behavior in different ways. Eén dimensieloos getal, het Womersley getal (Wo), wordt soms gebruikt om het onvaste karakter te beschrijven van vloeistofstroming als reactie op een onvaste drukgradiënt; d.w.z. of de resulterende vloeistofstroming quasi-vaste is of niet. Vloeistoffen omgeven organismen die zelf ook vloeistofcompartimenten bevatten; het gedrag van deze biologisch belangrijke vloeistoffen (b.v. lucht, water of bloed) is fysiologisch van belang omdat het in hoge mate de snelheid bepaalt waarmee massa en warmte worden uitgewisseld en de krachten worden geproduceerd tussen een organisme en zijn omgeving of tussen verschillende delen van een organisme.

In de biologische literatuur is het gebruik van het Womersley-getal gewoonlijk beperkt tot één geometrie: het geval van stroming binnen een cirkelvormige cilinder. Wij vatten het bewijs samen voor een bredere rol van het Womersley-getal bij het karakteriseren van onbestendige stroming dan door deze geometrische beperking wordt aangegeven. Voor de specifieke categorie van interne stroming tonen we aan dat de exacte analytische oplossing voor onbestendige stroming tussen twee parallelle wanden hetzelfde patroon van vloeistofgedrag voorspelt dat eerder voor stroming binnen cilinders is geïdentificeerd; d.w.z. een tweedeling in vloeistofgedrag voor waarden vanWo<1 enWo>1. WanneerWo<1, wordt de stroom voorspeld om de oscillerende drukgradiënt getrouw te volgen, en de snelheidsprofielen vertonen een parabolische vorm zodanig dat de vloeistof die met de grootste amplitude oscilleert het verst van de muren is (“quasi-vast” gedrag). WanneerWo>1, zijn de snelheidsprofielen niet langer parabolisch, en de stroom is fase-verschoven in tijd met betrekking tot de oscillerende drukgradiënt. De amplitude van de oscillerende vloeistof kan toenemen of afnemen alsWo>1, zoals beschreven in de tekst.