Articles

Articol regulatUtilizarea numărului adimensional Womersley pentru a caracteriza natura nestaționară a curgerii interne

Numerele adimensionale sunt foarte utile în caracterizarea comportamentului mecanic, deoarece mărimea lor poate fi adesea interpretată ca importanță relativă a forțelor concurente care vor influența comportamentul mecanic în moduri diferite. Un număr adimensional, numărul Womersley (Wo), este uneori utilizat pentru a descrie natura nestaționară a curgerii fluidului ca răspuns la un gradient de presiune nestaționară; adică, dacă curgerea fluidului rezultat este cvasi-staționară sau nu. Fluidele înconjoară organismele care la rândul lor conțin compartimente fluide; comportamentele prezentate de aceste fluide importante din punct de vedere biologic (de exemplu, aerul, apa sau sângele) sunt semnificative din punct de vedere fiziologic, deoarece vor determina în mare măsură ratele de schimb de masă și de căldură și producerea de forțe între un organism și mediul său sau între diferite părți ale unui organism.

În literatura biologică, utilizarea numărului Womersley este de obicei limitată la o singură geometrie: cazul curgerii în interiorul unui cilindru circular. Rezumăm dovezile pentru un rol mai larg al numărului Womersley în caracterizarea curgerii instabile decât cel indicat de această restricție geometrică. Pentru categoria specifică a curgerii interne, arătăm că soluția analitică exactă pentru curgerea nestaționară între doi pereți paraleli prezice același model de comportament al fluidului identificat anterior pentru curgerea în interiorul cilindrilor; și anume, o dihotomie în comportamentul fluidului pentru valorileWo<1 șiWo>1. În cazul în careWo<1, se preconizează că fluxul urmărește fidel gradientul de presiune oscilant, iar profilurile de viteză prezintă o formă parabolică, astfel încât fluidul care oscilează cu cea mai mare amplitudine este cel mai departe de pereți (comportament „cvasi-staționar”). Atunci cândWo>1, profilurile de viteză nu mai sunt parabolice, iar curgerea este defazată în timp în raport cu gradientul de presiune oscilant. Amplitudinea fluidului oscilant poate să crească sau să scadă pe măsură ceWo>1, așa cum este descris în text.