Введение к работе
Актуальность темы
Капиллярно-гидродинамические течения жидкостей широко распространены в природе и технике, однако особую значимость капиллярные явления приобретают при исследовании задач гемодинамики живых организмов Характер кровотока определяет функциональность и жизнеспособность организма, и поэтому исследование капиллярно-гидродинамических течений имеет, помимо многих других областей знаний, важное прикладное значение для медицины
Несмотря на практическую значимость движения жидкостей в капиллярах, этот процесс недостаточно изучен Отчасти это связано с тем, что межфазные эффекты весьма чувствительны к примесям и физическому состоянию поверхности, различным неровностям и шероховатостям, что не всегда можно учесть в методике эксперимента Кроме того, течение биологических жидкостей имеет ряд существенных особенностей, и, если говорить о гемодинамике, то важен состав крови, диаметр и поверхность кровеносного сосуда Более того, по упругим стенкам крупных кровеносных сосудов от сердца распространяется пульсовая волна, что является еще одним требующим учета фактором Недостаточно полно развитые приборно-экспериментальная база и методы исследования подобных процессов позволяют говорить об актуальности предлагаемой работы
В настоящей работе описывается разработка математических моделей, а на их базе - экспериментальных методик изучения нестационарных течений жидкости в капиллярах С их помощью исследуется скачкообразный процесс заполнения пустого капилляра, изучаются пульсации давления в пульсовой волне, распространяющейся по стенке кровеносного сосуда На основе выработанной математической методики обработки данных сфигмографического обследования предлагается способ оценки упруго-эластических свойств артерий и ранней экспресс-диагностики атеросклероза, для чего создана измерительная приставка к компьютеру с программно-вычислительным комплексом обработки экспериментальных результатов
Приборы и методы исследования, применяемые в настоящей работе, актуальны в различных областях науки, особенно при изучении течений в закрытых и щелевых каналах, при исследовании фильтрации жидкостей в пористых структурах, в медицине, при исследовании состояния сердечно-сосудистой системы
Цель работы
Основной целью работы являлась разработка приборной и методической базы экспериментального исследования капиллярных течений различных жидкостей в нестационарном режиме При этом ставились следующие задачи
-
Создать экспериментальную базу и разработать методику исследования динамики заполнения капилляра, и провести экспериментальные исследования характера капиллярного течения
-
Разработать математическую модель процесса натекания жидкости в капилляр и проверить ее экспериментально
-
Применительно к задачам гемодинамики разработать физическую модель квазипериодического процесса распространения пульсовой волны в организме на базе параметрических дифференциальных уравнений Хилла и Матье
-
Разработать статистический критерий оценки степени хаотичности фазовых траекторий пульсовой волны применительно к диагностике атеросклероза, и на этой базе создать измерительную установку с программно-вычислительным комплексом обработки экспериментальных результатов
Практическая значимость
-
Разработана новая методика измерения вязкости жидкости и изготовлена измерительная установка на ее основе
-
Разработан статистический критерий оценки степени хаотичности фазовых траекторий пульсовой волны применительно к диагностике атеросклероза с математической обработкой данных сфигмографии, и созданы измерительная установка, сопряженная с компьютером, и программно-вычислительный комплекс обработки экспериментальных результатов
Научная новизна работы
-
На основе предложенной математической модели получено приближенное уравнение для процесса заполнения жидкостью капилляра, имеющее аналитическое решение, удовлетворительно согласующееся с численным решением точного нелинейного уравнения и экспериментальными данными
-
С использованием созданной экспериментальной методики обнаружен скачкообразный характер капиллярного движения жидко-
сти, впервые получены количественные результаты и предложено качественное описание этого явления
-
На основании применения разработанной экспериментальной методики сделан вывод о влиянии адгезионных свойств материала поверхностей растекания на капиллярное движение жидкостей, и предложена поправка для учета этого влияния
-
Для задач гемодинамики разработана физическая модель квазипериодических процессов организма на базе параметрических дифференциальных уравнений Хилла и Матье
-
Предложен новый способ оценки упруго-эластических свойств артерий и диагностики атеросклероза на основе анализа фазовых траекторий полученного сфигмографического сигнала
Апробация работы
Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных и научно-практических конференциях
-
Международной научной конференции «Устойчивость и турбулентность течений гомогенных и гетерогенных жидкостей» (г Новосибирск, 26-28 апреля 2004 г )
-
Международной научно-практической конференции «Измерительные информационные технологии и приборы в охране здоровья МЕТРОМЕД - 2007» (г Санкт-Петербург, 17-19 апреля 2007 г)
Публикации
По результатам диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ
Структура и объем диссертации
