振動血管内の流動機構に関する基礎研究

• 研究課題/領域番号: 01550142
• 研究種目: 一般研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 菊山 功嗣 名古屋大学, 工学部, 教授 (90023192)
• 研究分担者: 朝倉 栄次 名古屋大学, 工学部, 教務員 ; 山田 信也 名古屋大学, 医学部, 教授 (90022772)
• 研究期間 (年度): 1989
• 研究課題ステータス: 完了 (1989年度)
• 配分額: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円); 1989年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
• キーワード: 振動流 / 流動抵抗 / オリフィス / 遷移

研究概要

振動を受ける血管内流に関連し、管内径9.0mmの円管を管軸方向に0〜10Hzの周波数範囲で振動させ、内部の流動抵抗の変化を調べた。実験には、管途中に障害のない円管のみの場合と管途中にオリフィスを設けて、流速が変化する場合について行った。また二次元ポアズイユ流れに壁が振動する条件を加えた際の振動境界障害層厚さについても考察を行った。その結果以下の成果を得た。
1.層流時に壁が振動して生じる流れはポアズイユ流れに振動流が重なったものとして表されるが、その際の振動境界層厚さはレイノルズ数Reとストラハル数Stの積の平方根に逆比例し、管直径が本実験に用いた値の場合振動の影響を受ける領域は壁に非常に近い領域にのみ限られ、流動抵抗への効果はほとんど現れない。
2.管のレイノルズ数が増大し、2000<Re<7000の範囲においては、管の振動によって流れの層流から乱流への遷移が促進される。この流れの遷移は2〜4Hzの低周波数においても発生する。
3.管の途中にオリフィスを設けた場合、層流域、乱流域ともに振動による圧力損失の増加は生じる。この際オリフィスの形状によってその圧力損失は変化し、逆テ-パ状のオリフィスを設けると振動の影響は顕著に現れた。また順テ-パ状のオリフィスの場合、乱流域では振動により圧力損失が増加するが層流域では変化が小さい。以上の成果から、今後さらに明らかにすべき課題として次の点がある。
1.振動数をさらに上げて損失増加の割合を明らかにする。
2.管の材質を弾性のあるものに変えること。
3.流れに脈動成分を加えること。