بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله، جریان تحت گرادیان فشار در یک کانال دوبعدی متشکل از دو صفحه صلب که با غشایی متخلخل و انعطاف پذیر پوشیده شده اند بطور عددی شبیه سازی شده است. فرض شده است که در کانال اصلی سیالی از نوع رئوپکتیک ٌجریان دارد. در مورد غشا نیز فرض شده است که با یک سیال نیوتنی اشباع شده است. با توجه به کوچک بودن تغییر شکل غشا، فرض شده است که فاز جامد آن از مدل هوک ٍپیروی می کند.
برای مدل سازی غشا از "تئوری مخلوط دو فازیَ" استفاده به عمل آمده است. پس از بدست آوردن معادلات حاکم بر سیال در کانال اصلی و معادلات حاکم بر سیال/جامد در غشا، از روش تفاضل محدود دقت بالا برای حل معادلات - که با هم درگیر هستند - استفاده گردید. نتایج بدست آمده حاکی از اهمیت رفتار رئوپکتیک سیال بر پروفیل سرعت در کانال اصلی و در غشا می باشد. همچنین افزایش نفوذپذیری دیواره عامل مهم در افزایش اندازهحرکت جریان سیال درکانال اصلی و غشا میباشد.
-1 مقدمه
اغلب سیالات فیزیولوژیکی همچون خون و مایع بین مفاصل در بدن انسان دارای رفتاری از نوع غیر نیوتنی هستند. به عنوان مثال، ویسکوزیته این دسته از سیالات، علاوه بر نرخ برش، تابعی از زمان نیز می باشد. در اغلب موارد، سیالات مزبور در تماس با لایه ای متخلخل و قابل انعطاف قرار دارند. در این رابطه می توان به رگ در بدن انسان اشاره نمود که با چنین لایه ای به نام گلیکوکالیکسُ پوشیده شده است . [1 ] از نمونههای دیگر آن میتوان به مایع بین مفصلی در اتصالات زانو در بدن انسان اشاره نمود . [2 ]
خواص رئولوژیک سیالاتی از این قبیل، به عنوان مثال وابستگی ویسکوزیته به زمان، به عنوان مشخصهی کلیدی در تعیین نیروی برشی وارد بر دیواره شناخته میشود و این موضوع سبب میگردد که درنظرگرفتن رفتار نیوتنی برای سیالات نامبرده شده نتواند توجیه درستی از مشخصههای جریان ارائه کند. برای مدلسازی رفتار دیواره در بسیاری از پژوهشهایی که تا کنون انجام شده است تنها تخلخل دیواره به عنوان مشخصهی اصلی درنظرگرفته شده است که در این مورد از مدلهای بنیادین برای محیط متخلخل استفاده شده است.
دستهای دیگر از پژوهشها تنها اثرات انعطافپذیری دیواره را به عنوان مشخصهی اصلی در مدلسازی دیواره لحاظ نمودهاند6]و. [5 بررسی اثرات همزمان تخلخل و انعطاف پذیری به کمک مدلهای سادهی فیزیکی جهت شبیه سازی دیواره پیش از این انجام شده است8]و. [7 استفاده از تئوری مخلوط دوفازی برای مدلسازی دیواره که در آن از الگوهایی مانند مدل دوفازی جریان مجزا برای شبیهسازی فاز سیال و جامد دیواره در غشاهای قابل انعطاف استفاده میشود، به عنوان یکی از مدلهای شناخته شده بهشمار میرود . [12-9 ]
تاکنون، جریان در کانالهایی با مدل دیواره تنها متخلخل و یا تنها منعطف با فرض اینکه سیال از نوع نیوتنی است انجام شده است. سئوالی که در اینجا مطرح است این است که رفتار غیرنیوتنی سیال چه اثری بر مشخصه های جریان دارد؟ بطور مشخص، اثر رفتار رئوپکتیک چیست؟ این رفتار در مورد مایع بین مفاصلِ بسیار شایع می باشد. اثرات همزمان انعطافپذیری و تخلخل بر مشخصههای جریان چگونه است؟
