Articles

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

Liczby bezwymiarowe są bardzo przydatne w charakteryzowaniu zachowania mechanicznego, ponieważ ich wielkość może być często interpretowana jako względna ważność konkurujących ze sobą sił, które wpływają na zachowanie mechaniczne w różny sposób. Jedna bezwymiarowa liczba, liczba Womersleya (Wo), jest czasami używana do opisania niestałej natury przepływu płynu w odpowiedzi na niestały gradient ciśnienia; tj. czy wynikowy przepływ płynu jest quasi-stały czy nie. Płyny otaczają organizmy, które same zawierają przedziały płynów; zachowania wykazywane przez te biologicznie ważne płyny (np. powietrze, woda lub krew) są fizjologicznie istotne, ponieważ będą one w dużym stopniu określać szybkość wymiany masy i ciepła oraz wytwarzanie siły między organizmem a jego środowiskiem lub między różnymi częściami organizmu.

W literaturze biologicznej użycie liczby Womersleya jest zwykle ograniczone do jednej geometrii: przypadku przepływu wewnątrz cylindra kołowego. Podsumowujemy dowody na szerszą rolę liczby Womersleya w charakteryzowaniu przepływu niestałego niż wskazuje na to ograniczenie geometryczne. Dla szczególnej kategorii przepływu wewnętrznego pokazujemy, że dokładne rozwiązanie analityczne dla przepływu nieustalonego pomiędzy dwoma równoległymi ścianami przewiduje ten sam wzór zachowania płynu zidentyfikowany wcześniej dla przepływu wewnątrz cylindrów; tj. dychotomię w zachowaniu płynu dla wartościWo<1 iWo>1. KiedyWo<1, przewiduje się, że przepływ wiernie podąża za oscylującym gradientem ciśnienia, a profile prędkości wykazują paraboliczny kształt taki, że płyn oscylujący z największą amplitudą znajduje się najdalej od ścianek (zachowanie „quasi-stałe”). KiedyWo>1, profile prędkości nie są już paraboliczne, a przepływ jest przesunięty fazowo w czasie w stosunku do oscylującego gradientu ciśnienia. Amplituda oscylacji płynu może wzrastać lub maleć wraz ze wzrostemWo>1, jak opisano w tekście.

.