坍塌弹刚性通道的重新打开模式
流体动力学
2017-05-24 v1
摘要
受强坍塌气道重新打开力学的启发，我们研究了空气指状前沿在具有单个柔顺壁的坍塌充油通道中的稳态传播。在先前使用全柔顺弹性管的研究中，发现“尖头”空气指状前沿以高速和低压传播，这可能使得高度坍塌气道以最小组织损伤快速重开（Heap & Juel 2008）。在本文中，我们通过在带有弹性上边界的刚性矩形 Hele-Shaw 通道中进行实验研究，确定了该尖指状前沿的选择机制（此前未得到解释）。该弹刚性通道的本构行为大体类似于弹性管，但与管不同，通道的横截面从未变形状态到首次近壁接触点采用自相似形状。血管几何的简化使得能够就初始坍塌系统地研究重开动力学。我们发现，对于低初始坍塌水平，单个中心对称指状前沿在通道中传播，其形状由尖端曲率决定。随着坍塌水平增加，通道横截面发展出近对壁接触的中央区域，指状前沿形状平滑演化为“平头”指状前沿，其几何由通道壁附近的强深度梯度决定。我们表明，平头重开模式类似于在管中观察到的尖指状前沿。其传播由高坍塌时血管极端横截面轮廓维持，而血管柔顺性使其稳定。基于耗散功率的简单标度论证揭示，在较高传播速度下当位移弹性通道壁比位移黏性流体更有利时，该重开模式更受青睐。
引用
@article{arxiv.1605.06282,
title = {Reopening modes of a collapsed elasto-rigid channel},
author = {Lucie Ducloué and Andrew L. Hazel and Alice B. Thompson and Anne Juel},
journal= {arXiv preprint arXiv:1605.06282},
year = {2017}
}