血液流变学与血管力学特性：牛顿流体与非牛顿流体黏度测定

"生物流体力学 人体循环系统" 在《中已经讨论了牛顿流体和各种非牛顿流体——OpenCV2参考手册》中，主要探讨了血液在血管中的流变特性和血管的力学特性，这是生物流体力学的一个重要应用领域。流变学是研究物质变形和流动的科学，对于血液来说，理解其流变特性至关重要，因为它直接影响到血液在血管中的流动状态，以及生理异常如瓣膜狭窄、动脉堵塞等问题。 4.1 血液的流变特性 血液是一种典型的非牛顿流体，其黏度会随剪切应力和剪切应变率的变化而变化。在生理条件下，血液的流变特性对于评估疾病状态和设计医疗设备如心脏瓣膜、血管搭桥、人工心脏等具有指导意义。了解血液在这些修复装置中的流动状态，能优化设备设计，减少对血液成分的破坏，提高治疗效果。 4.1.1 黏度测定方法 黏度是衡量流体流动阻力的重要参数。对于牛顿流体和非牛顿流体，可以通过不同的实验方法来测定黏度。常见的黏度测量技术包括： 1. 毛细管测黏法：基于泊肃叶定律，适用于测量低黏度流体。在长圆柱形管道中，通过测量流量和压力梯度，可以计算出流体的黏度。这种方法要求流体在管道内充分发展，通常使用细长的毛细管来满足这一条件。 2. 同轴圆筒测黏法：这种方法利用两个同心圆筒的相对旋转来测量黏度，通过测量所需的扭矩和转速来确定流体的黏度。 3. 锥-板测黏法：在这种方法中，一个锥形表面相对于水平板旋转，通过对所需扭矩的测量来评估流体黏度。 这些黏度计的工作原理和测量过程涉及到流体力学的基本原理，如运动方程和纳维-斯托克斯方程。通过精确测量相关变量，可以间接得到流体的切应力和切应变率，从而计算黏度。 在生物流体力学中，对人体循环系统的理解是至关重要的。血液循环系统的复杂性不仅在于血液的流变特性，还包括血管的力学性能，如血管的弹性、顺应性和强度。这些因素共同决定了血液如何在全身各部位有效地输送氧气和营养物质，同时排出代谢废物。在设计和评估心血管设备时，这些生物力学特性必须被考虑在内，以确保设备能够模拟或改善自然循环过程。 《中已经讨论了牛顿流体和各种非牛顿流体——OpenCV2参考手册》虽然以OpenCV2为标题，但实际内容深入探讨了生物流体力学中的重要概念，特别是血液的流变特性和血管力学特性，这对于医学工程和生物医学研究有着深远的影响。