Типы воздушного потока
По аналогии с законом Ома для электрической цепи, объемная скорость газового потока в трубке определяется давлением и сопротивлением: v=p/r, [2-ю] где: V — объемная скорость потока, Р — движущее давление, R — сопротивление. Поток через систему трубок может приобретать один из трех паттернов (рис. 2-12). Ламинарный поток характеризуется слоями движущегося газа, параллельными как друг другу, так и стенкам трубок (рис. 2-12А). Ламинарный поток преобладает при низких скоростях газа и описывается законом Пуазейля: V = f!5ll [2-11l 8л1 ' где: V — объемная скорость потока, Р — давление, г •- радиус трубки, г] •- вязкость газа, I длина трубки. Свойства дыхательной системы, определяющие сопротивление потоку Рис. 2-12. Типы потока иолдуха но трубкам. (А) Ламинарный. (Б) Турбулентный. (В) Переходный. (Ил: West J Н. Airway resistance. In: Respiratory Physiology: The lisseiHials. 1i h eel. Baltimore: Williams & Wilkins, 1990: Ш1М Преобразуя уравнение [2-И], получаем: P.MX [2-12] яг4 Подставляя константу k вместо 8г|1/яг, получаем: P = kx V. [2-13] Из уравнения [2-11 ] следует, что объемная скорость потока прямо зависит от четвертой степени радиуса. Уменьшение радиуса трубки наполовину снижает скорость потока в 16 раз. Турбулентный поток, более хаотичное движение газа вдоль трубки (рис. 2-12Б), преобладает при высоких объемных скоростях потока. Скорость турбулентного потока во многом определяется плотностью газа; повышение его плотности приводит к уменьшению скорости потока. Кроме того, движущее давление для турбулентного потока пропорционально квадрату его скорости (Р = k х V). Будет ли поток через систему трубок турбулентным или ламинарным, можно предсказать, рассчитав число Рейнольдса (Re), — безразмерное число, связывающее среднюю скорость потока, плотность и вязкость газа, а также радиус трубки: Re = 2rVd/n, [2-14] где: V — средняя скорость потока, d — плотность газа. Когда Re превышает 2000, поток турбулентный; когда Re менее 2000, поток ламинарный. Переходный поток характеризуется завихрениями, возникающими в месте бифуркации трубки (рис. 2-12В). В условиях дихотомического разветвления трахе обронхиального дерева переходный поток является важным паттерном потока в лег-
|