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喀蔚波副教授医用物理学第二章流体的运动

目录contents流体运动基本概念粘性流体运动规律无粘性流体运动规律血管中血液流动特性医学应用实例分析总结与展望

01流体运动基本概念

流体定义及特性流体定义流体是指能够流动的物质，包括液体和气体。流体特性流体具有易流动性、无固定形状、抗压能力差等特性。

根据流动状态的不同，流体流动可分为层流和湍流两种类型。流动类型描述流体运动的方法包括欧拉法和拉格朗日法。欧拉法研究流体质点在空间中的运动，而拉格朗日法研究流体质点随时间的变化。描述方法流动类型与描述方法

连续性方程连续性方程是描述流体运动中质量守恒的定律，即单位时间内流入和流出控制体的质量差等于控制体内质量的增量。伯努利定理伯努利定理是描述流体在重力场中运动时，速度、压强和高度之间的关系。它表明在不可压缩、无粘性流体的定常流动中，流线上任意两点的速度、压强和高度之间存在一定关系。连续性方程与伯努利定理

02粘性流体运动规律

公式表达τ=μ(du/dy)，其中τ为内摩擦力，μ为动力粘度，du/dy为速度梯度。适用范围牛顿内摩擦定律适用于牛顿流体，即满足牛顿粘性定律的流体，如空气、水等。定律内容流体内部的摩擦力与流体的速度梯度成正比，与接触面积也成正比，而与压力无关。牛顿内摩擦定律

层流现象湍流现象判别方法层流与湍流现象分析流体在流动过程中，各质点沿着与管轴平行的方向作平滑直线运动，互不干扰，呈现出明显的分层现象。当流速增大到一定程度时，流体的流动状态变得极不稳定，出现涡旋和剧烈的横向脉动，各质点相互混杂，不再保持分层状态。通过计算雷诺数Re来判断流体的流动状态，当Re小于临界雷诺数时，流动为层流；当Re大于临界雷诺数时，流动为湍流。

粘性阻力物体在粘性流体中运动时，会受到流体的粘性阻力作用，其大小与物体的形状、尺寸、运动速度以及流体的性质有关。压差阻力由于物体前后表面的压力分布不均而产生的阻力，称为压差阻力。在粘性流体中，物体表面的压力分布受到流体粘性的影响。附加质量力当物体在粘性流体中加速或减速运动时，会带动周围流体一起运动，从而产生附加质量力。附加质量力的大小与物体的加速度、形状以及流体的密度有关。粘性流体中物体受力情况

03无粘性流体运动规律

VS描述流体运动的基本方程之一，适用于无粘性流体。它表达了流体在固定点上的物理量随时间的变化率与该点上的空间梯度之间的关系。拉格朗日法一种描述流体运动的方法，通过跟踪流体质点的运动轨迹来研究流体的运动规律。在无粘性流体中，拉格朗日法可以直观地展现流体的流动特性。欧拉方程欧拉方程和拉格朗日法描述无粘流动

无旋流动和有旋流动特点比较流体的速度矢量场无旋，即流体的旋转角速度为零。这种流动具有简单的流动形态，流线平行且等间距。无旋流动流体的速度矢量场有旋，即流体的旋转角速度不为零。这种流动形态复杂，流线可能相交或形成涡旋。有旋流动

压力分布在无粘性流体中，物体表面上的压力分布与物体的形状和流体的速度分布密切相关。通常，流体在物体表面上的压力分布是不均匀的。阻力物体在无粘性流体中运动时，会受到与运动方向相反的阻力作用。阻力的大小与物体的形状、尺寸和流体的性质有关。升力当物体在无粘性流体中做非对称运动时，可能会产生垂直于运动方向的升力。升力的大小与物体的形状、运动方式和流体的性质有关。无粘流动中物体受力情况

04血管中血液流动特性

血管壁弹性血管壁的弹性对血液流动具有重要影响，它决定了血管对血流的阻力大小。血管壁厚度血管壁的厚度也会影响血液流动，较厚的血管壁会增加对血流的阻力。血管壁光滑度血管壁的光滑度对血液流动的顺畅性有影响，光滑的血管壁可减少血流的摩擦阻力。血管壁对血液流动影响030201

每搏输出量指心脏每次收缩所泵出的血液量，是评价心脏泵功能的重要指标之一。心输出量指心脏每分钟泵出的血液量，它等于每搏输出量与心率的乘积。射血分数指每搏输出量与心室舒张末期容积的比值，是反映心室收缩功能的常用指标。心脏泵功能评价指标介绍

血液循环系统通过血液将氧气和营养物质输送到全身各组织和器官，保证其正常生理功能。运输氧气和营养物质血液循环系统通过血液的流动和散热作用，参与体温的调节过程。调节体温血液循环系统还负责将各组织和器官产生的代谢产物运输到排泄器官，以维持内环境的稳定。排除代谢产物血液中的白细胞和抗体等免疫成分在血液循环系统中不断循环，对机体进行免疫防御。免疫防液循环系统生理意义探讨

05医学应用实例分析

血流动力学的定义研究血液在心血管系统中流动和变形的科学。血液的流变性血液为非牛顿流体，其黏度随剪切率的增加而降低。血流动力学的基本参数血流量、血流速度、血压、血管阻力等。血流动力学基础知识回顾

心脏瓣膜工作原理剖析心脏瓣膜通过开闭运动来实现其功能。在心脏收缩时，瓣膜开放，允许血液流过