二、流体运动方程

更新于 2026年10月28日 版权声明
二、流体运动方程

(一)定常流动(steady flow) 定常流动是指流体流动时任一固定点的流速、压强和密度等都不随时间变化的流动形式。常用其描述呼吸道气体和肺血流的流动规律。

1.流线 为了形象地描述流体的运动,在流体中画出每一点的切线方向与流经该点的流体质点的速度方向相同的一系列曲线。在定常流动中,流线不随时间变化,因此流线就是流体质点的运动轨迹。

2.流管 在定常流动中,由流线围成的管状区域。实质是一种无形的管道。流线和流管的概念常用于描述呼吸道气体和肺血流的流动规律。

3.流量 流体在单位时间内通过某横截面的多少,按表示方法分为质量流量、重量流量和体积流量。在描述呼吸气体动力学或血流动力学时一般用体积流量,即单位时间内流过的流体体积大小。

(二)连续性方程 又称“质量流量守恒定律”。定常流动中,细流管各垂直截面的流量、密度和面积的乘积是一常数,称为质量流量守恒。在流体被描述为理想流体时,其密度不变,则流量和面积的乘积,即容积为一常数,故又称体积-流量守恒定律。(https://www.daowen.com)

(三)伯努利(Bernoulli)方程 是理想流体定常流动的动力学方程,是连续性方程的扩展,反映压强和流量的关系。当流体通过一个连续的流体系统时产生动能和跨壁压,跨壁压与流体的流量成反比,即流量增大跨壁压降低,但流体总能量即动能和跨壁压之和不变。

(四)文丘里(Venturi)效应 流体在直径不同的导管内流动时的表现不同,在最宽处所产生的跨壁压最大而流量最小,动能也最小;在最窄处的跨壁压最小,但流量最大,动能也最大(图1-1)。超过狭窄点,当直径恢复到初始水平时,跨壁压也恢复至初始值。假如最窄处的管腔直径小到一定程度时,恒定流体在该处的跨壁压接近大气压,从而形成一个“真空区”,产生吸附作用,其吸附能力可通过伯努利方程计算。

图示

图1-1 文丘里效应示意图

根据文丘里效应,若以O2为气源,通过一狭窄的管道则可从侧口夹带空气,那么空气夹带量受管道狭窄程度及侧口大小的控制。管道越狭窄或侧口越大,夹带的空气量越多。临床上常用的吸氧面罩即根据该原理调节吸氧浓度。

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