Механика жидкости и газа. Избранное. Под общей ред. А.Н. Крайко. (1014100), страница 43
Текст из файла (страница 43)
Приведенная обработка существенно опирается на значения У, [12], измеренные в других условиях. В связи с этим интересно рассчитать катодные падения, при которых измеренные значения скоростей из в точности удовлетворяют уравнению (5). Результаты такого расчета также приведены в таблице [величины 17;*). Сравнение соответствующих столбцов таблицы показывает, что вычисленное катодное падение близко к измеренному в [12]. В работах [4, 5, 8], кроме значений скоростей в струе, приведены данные об эрозии электрода, но отсутствуют сведения о падении потенциала на дуге. Это не позволяет произвести обработку, аналогичную приведенной выше для результатов [7]. Тем не менее, представляет интерес оценить необходимые для обеспечения наблюдаемых скоростей падения потенциала в струе.
Такая оценка по соотношению (3) дает: для медного электрода [4] Уи 1В при 1 = 20 А и 17и 2 В при 1 = 30 А [большой разброс соответствует большому разбросу в измеренной скорости), для ртутного катода [8] 77„0.66 В при 1 = 50 А. Приведенные цифры свидетельствуют о том, что падение на дуге в этих экспериментах должно незначительно отличаться от катодного падения, что соответствует существующим данным для медных и ртутных дуг при малых токах.
Таким образом, приведенные данныо показывают, что наблюдаемые в экспериментах высокие скорости пара [энергии порядка десятков электроно-вольт) в катодных струях могут достигатся за счет притока к струе энергии от электромагнитного поля, причем при больп~их значениях парамстра вз, реализованных в известных экспериментах, для этого необходимы падения потенциала в струе порядка нескольких вольт. Механизм ускорения пара при этом аналогичен плазменным ускорителям и большим параметрам обмена. Отметим в заключение, что в [3] указывалось на возможность ускорения струи пара за счет магнитогидродинамических сил, связанных с притоком к струе импульса от электромагнитного поля.
Соответствующая оценка притока электромагнитного импульса по интегральному уравнению импульсов для условий экспериментов [4, 5, 8] показала, что этот приток недостаточен для обеспечения наблюдаемых скоростей. Летальное обсуждение этого вопроса, однако, выходит за рамки настоящей работы. 243 2.3) Механизм ускоренна катодных струй пара Литература 1. Кесаев ИЛ1 Катодные продессы электрической дуги. Мс Наука, 1968. 2. Раховский В.И. Физические основы коммутации электрического тока в вакууме.
Мх Наука, 1970. 3. Есуег С. ЕгйеЬпЕвс Екайе Н Надгги1вв. 1961. Вв1 ЗЗ. № 1. 4. Тапугхд Н. Н РЬув. Нвч. 1930. У. 35. Р. 1080. 5. Кобе1 Е. Н Р1гуз. Неч. 1930. Ч. 36. Р. 1636. 6. Вегйеу Иг., Мазов Н. Н РЬув. У.еч. 1931. Ч. 37. Р. 1679. 7. Пвюто А.А., Рвглсков В,Н., Канин А.Г.,'~ ЖЭТФ. 1964. Т. 47. С.
8. 8. Есййагд1 С. ф7 1. Арр1. РЬув. 1973. Ъ'. 44. Р. 3. 9. Рата Я.Ро МН1сг Н.С. Н 3. Арр1. РЬув. 1939. Ч. 40. Р. 2212. 10. Бейлис И.И., Любимов Г.А., Раховский В.И. Н Докл. АН СССР. 1972. Т. 203. № 1. П. Еагйоп Е., Бисах Р., Сгеейу Р. Л Тгапв. А1ЕЕ. 1934. Ч. 53. Р.
1454. 12. Гранов В.Е. Н ЖТФ. 1967. Т. 37. № 9. Глава 2.4 ФИЗИОЛОГИс1ЕСКАЯ ФУНКЦИЯ ЗАЛНЕЙ СТЕНКИ ТРАХЕИ *) Г. А. Любимов Трахея представляет собой часть аппарата внешнего дыхания человека, основная физиологическая функция которой заключается в осуществлении гидравлической связи между легкими и верхними дыхательными путями, обеспечивающей обмен воздухом между легкими и атмосферой. Трахея как конструкция представляет собой армированную трубу.
Роль опорного каркаса выполняют 1б — 20 хрящевых полуколец, концы которых соединены мягкой перепончатой стенкой, образующей заднюю стенку трахеи. Задняя стенка трахеи содержит продольные эластические, коллагеновые и гладкомышечные волокна. Кроме того, имеются гладкомышечные волокна, расположенные в поперечном направлении и под углом к осевому направлению трахеи. С позиций механики такое строение задней стенки трахеи обеспечивает ее поведение как анизотропной упругой мембраны. Рефлекторное сокращение гладких мышц задней стенки трахеи создает небольшие (порядка 20%) изменения площади ее проходного сечения в ответ на различные раздражители.
Сложное анатомическое строение трахеи и, в частности, наличие растяжимой се задней стенки, заставляет задуматься о том, какие физиологические функции трахеи, кроме очевидной, указанной выше, обеспечиваются таким строением. Существует представление о том, что наличие эластичной задней стенки трахеи связано с необходимостью свободного продвижения по пищеводу, который непосредственно контактирует с задней стенкой трахеи, крупных и твердых кусков пищи ~Ц.
Ниже на основе результатов математического моделирования показано, что физические свойства задней стенки трахеи играют определя- *)Нокл. РАН. 2001. Т. 380. гз 3. С. 415-417. 2А) Физиологическая функииа задней стенки тразси 245 ющую роль в обеспечении эффективного кашлевого акта, и в этом, повидимому, состоит основная физиологическая функция задней стенки трахеи и трахеи в целом. Чисто качественные данные о том, что сужение внутригрудного участка трахеи во время кашля, происходящее вследствие действия на ее заднюю стенку больших трансмуральных давлений, способствует увеличению эффективности кашля, содержатся во многих работах (см., например, [2, 3]). Прн этом исходят из того, что при прочих равных условиях уменьшение просвета трахеи увеличивает линейную скорость воздуха в месте сужения трахеи.
Модельные эксперименты [4] по воздействию на трахею потока газа, в которых газ движется с постоянной скоростью У в трубе со слоем жидкости на ее стенке, показали, что масса М выносимой из трубы жидкости в течение импульса длительностью т определяется соотно- шением 7' [~г) ТУ (2) о а под величиной т понимать продолжительность кашлевого акта Т. Из соотношений (1) и (2) следует, что при прочих равных условиях [одинаковых р, д, Т) эффективность кашля сильно зависит от изменения линейной скорости газа в трахее в течение кашлевого акта.
Таким образом, анализ экспериментов [4, 5] позволяет сделать вывод о том, что податливость задней стенки трахеи, приводящая при кашле к уменьшению ее проходного сечения, имеет положительное значение для увеличения эффективности кашля. Действительно, при этом уменьшается эффективный диаметр трахеи, увеличивается линейная скорость воздушного потока и возрастает толщина слоя слизи на ее стенках, что должно приводить, согласно [4, 5], к увеличению выноса слизи.
Известно, что объемная скорость выдыхаемого возду- М = ДА) А = Р ~1гг. (1) Р Здесь р — плотность газа, р — вязкость жидкости, функция 1[А) возрастающая функция аргумента А, вид которой зависит от диаметра трубы и толщины слоя жидкости [4, 5], причем вынос жидкости возрастает при прочих равных условиях с уменьшением диаметра трубы й и с ростом толщины слоя жидкости. Будем исходить из того, что вынос слизи из трахеи в процессе кашля осуществляется взаимодействием высокоскоростного потока воздуха со слоем слизи на поверхности трахеи, что соответствует данным экспериментов [4, 5].
В отличие от условий экспериментов [4, 5], линейная скорость воздуха Г в трахее при кашле яляется переменной. В этих условиях масса выносимой в течение кашлевого акта слизи [эффективность кашля) также определяется соотношениями [1), если под величиной У~ понимать среднюю за время кашлевого акта величину квадрата линейной скорости воздуха в трахее !Гл. 246 1.А.
Любимов и др. 0 О1 02 03 04 05 0.6 Изменение объемных Ъ' (сцлоцзные линии) и линейных У (штриховые линии) скоростей потока воздуха в трахее в течение кашлевого акта. Абсцисса -- время, в; ордината — — объемные скорости, л/с, и линейные скорости, м/с. Смысл кривых 1, 1'., 2, .2', 3 и 3' см.
в тексте ха Г при кашле изменяется очень сильно в течение кашлевого акта. Изменение площади проходного сечения трахеи зависит от физических свойств (инерционности, вязкости, структуры) ее задней стенки, которые определяют динамику проходного сечения в течение кашля. Поэтому для оценки изменения линейной скорости в трахее Г!1) необходимо воспользоваться моделью кашлевого акта, учитывающей динамические свойства задней стенки трахеи.
С этой целью были проведены расчеты на основе математической модели, описанной в !6). Параметры модели, характеризующие физические свойства легочной ткани (паренхимы) дыхательных путей и задней стенки трахеи, задавались при расчетах. Пля базового варианта, соответствующего здоровым легким, в качестве значений физических параметров принимались известные из литературы значения величины и величины, определенные в результате сопоставления опытных данных по форсированному выдоху и расчетов по модели форсированного выдоха. При моделировании кашлевого акта считалось,что до начала кашлевого акта в грудной клетке за счет сокращения мышц выдоха создается высокое давление (- 160 см вод.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
