有限长弹性管中蠕动的泵送模式与做功

球囊扩张导管常用于量化管状器官的蠕动活动生理状态，并评估其推进流体的能力，这对人体健康功能十分重要。为充分理解该系统的行为，我们分析了孤立蠕动波对两端封闭充液弹性管的影响。本文提出了一个降阶模型，可预测由此产生的管壁变形、流速与压力变化。该简化模型与针对超弹性材料管壁中蠕动泵送的详细流体-结构三维浸入边界模拟进行了对比。三维模拟中观察到的主要动力学特征在我们的层流条件一维模型中也得到了体现。利用一维模型，我们研究并给出了多种泵送工况，以工况图的形式总结了系统在不同生理条件下的响应。最后，定义并量化了此构型下蠕动事件过程中的做功量。研究发现，泵送过程中弹性能与做功的变化对每个工况均具有独特特征。我们将一维模型的扩展应用于增强该设备采集的患者数据，并求得典型食管蠕动波的做功。对系统行为的这一详细表征有助于更好地解读扩张导管获得的临床数据。此外，食管的泵送能力可被量化，以便于疾病组间的比较研究。