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Efecto de la Viscosidad

Storyboard

>Modell

ID:(328, 0)



Viscose Kraft

Gleichung

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Die Viscose Kraft ($F_v$) kann aus die Parallele Flächen ($S$), die Viskosität ($\eta$), die Geschwindigkeitsunterschied zwischen Oberflächen ($\Delta v$) und die Abstand zwischen Oberflächen ($\Delta z$) mit folgender Methode berechnet werden:

$ F_v =- S \eta \displaystyle\frac{ \Delta v }{ \Delta z }$

$S$
Abschnitt
$m^2$
5205
$\Delta z$
Abstand zwischen Oberflächen
$m$
5436
$\Delta v$
Geschwindigkeitsunterschied zwischen Oberflächen
$m/s$
5556
$F_v$
Viscose Kraft
$N$
4979
$\eta$
Viskosität
$Pa s$
5422

ID:(3622, 0)



Viscose Kraft, zylindrischer Fall

Gleichung

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Im Falle eines Zylinders wird die Oberfläche durch Rohrlänge ($\Delta L$) definiert und durch den Umfang jeder der internen Zylinder, der durch die Multiplikation von $2\pi$ mit der Positionsradius in einem Rohr ($r$) berechnet wird. Damit wird die Zylinderwiderstandskraft ($F_v$) unter Verwendung von die Viskosität ($\eta$) und die Geschwindigkeitsvariation zwischen zwei Radien ($dv$) für die Breite des Zylinders der Radiusvariation in einem Rohr ($dr$) berechnet, was zu folgendem Ergebnis führt:

$ F_v =-2 \pi r \Delta L \eta \displaystyle\frac{ dv }{ dr }$

$v$
Geschwindigkeit auf einer Zylinder-Radio
$m/s$
5449
$\pi$
Pi
3.1415927
$rad$
5057
$\Delta L$
Rohrlänge
$m$
5430
$R$
Rohrradius
$m$
5417
$F_v$
Viscose Kraft
$N$
4979
$\eta$
Viskosität
$Pa s$
5422
$r$
Zylinder-Stern Position
$m$
5420

Da die viskose Kraft gegeben ist als

$ F_v =- S \eta \displaystyle\frac{ \Delta v }{ \Delta z }$



und die Oberfläche des Zylinders ist

$S=2\pi R L$



wobei $R$ der Radius und $L$ die Länge des Kanals ist, kann die viskose Kraft ausgedrückt werden als

$ F_v =-2 \pi r \Delta L \eta \displaystyle\frac{ dv }{ dr }$

wobei $\eta$ die Viskosität repräsentiert und $dv/dr$ den Geschwindigkeitsgradienten zwischen der Wand und dem Fluss darstellt.

ID:(3623, 0)



Veränderung in Länge

Gleichung

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Um den Fluss zu beschreiben, wird ein Koordinatensystem definiert, in dem die Flüssigkeit von der Position am Anfang des Rohres ($L_i$) nach der Positionieren am Ende des Rohres ($L_e$) fließt, was bedeutet, dass der Druck bei die Druck in der Ausgangsposition ($p_i$) größer ist als bei die Druck in Endlage (e) ($p_e$). Diese Bewegung hängt von der Rohrlänge ($\Delta L$) ab, das wie folgt berechnet wird:

$ \Delta L = L_e - L_i $

$L_i$
Position am Anfang des Rohres
$m$
6274
$L_e$
Positionieren am Ende des Rohres
$m$
6275
$\Delta L$
Rohrlänge
$m$
5430

ID:(3802, 0)



Einsteins Viskosität Modell des Blutes

Gleichung

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$\eta_n=\eta_p\left(1+\displaystyle\frac{2}{5}Ht\right)$

ID:(3636, 0)



Geschwindigkeitsprofil eines zylindrischen Strömung

Gleichung

>Top, >Modell


Beim Lösen der Fließgleichung mit der Randbedingung erhalten wir die Geschwindigkeit auf einer Zylinder-Radio ($v$) als Funktion von der Krümmung Radio ($r$), dargestellt als Parabel mit dem Mittelpunkt bei die Maximale Durchflussrate ($v_{max}$) und Nullwert bei der Rohrradius ($R$):

$ v = v_{max} \left(1-\displaystyle\frac{ r ^2}{ R ^2}\right)$

$v$
Geschwindigkeit auf einer Zylinder-Radio
$m/s$
5449
$v_{max}$
Maximale Durchflussrate
$m/s$
5421
$R$
Rohrradius
$m$
5417
$r$
Zylinder-Stern Position
$m$
5420

Wenn eine die Druckunterschied ($\Delta p_s$) auf einen Abschnitt mit einer Fläche von $\pi R^2$ wirkt, wobei der Rohrradius ($R$) als der Krümmung Radio ($r$) fungiert, erzeugt sie eine Kraft, die wie folgt dargestellt wird:

$\pi r^2 \Delta p$



Diese Kraft treibt die Flüssigkeit gegen den Viskosewiderstand an, der durch folgenden Ausdruck gegeben ist:

$ F_v =-2 \pi r \Delta L \eta \displaystyle\frac{ dv }{ dr }$



Durch das Gleichsetzen dieser beiden Kräfte erhalten wir:

$\pi r^2 \Delta p = \eta 2\pi r \Delta L \displaystyle\frac{dv}{dr}$



Dies führt zu folgender Gleichung:

$\displaystyle\frac{dv}{dr} = \displaystyle\frac{1}{2\eta}\displaystyle\frac{\Delta p}{\Delta L} r$



Wenn wir diese Gleichung von einer Position, die durch der Krümmung Radio ($r$) definiert ist, bis zum Rand, wo der Rohrradius ($R$) ist (unter Berücksichtigung, dass die Geschwindigkeit am Rand null ist), integrieren, können wir die Geschwindigkeit auf einer Zylinder-Radio ($v$) als Funktion von der Krümmung Radio ($r$) erhalten:

$ v = v_{max} \left(1-\displaystyle\frac{ r ^2}{ R ^2}\right)$



Dabei ist:

$ v_{max} =-\displaystyle\frac{ R ^2}{4 \eta }\displaystyle\frac{ \Delta p }{ \Delta L }$



die Maximale Durchflussrate ($v_{max}$) in der Mitte des Flusses.

.

ID:(3627, 0)



Maximale Geschwindigkeit der Strömung in einem Zylinder

Gleichung

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Der Wert von die Maximale Durchflussrate ($v_{max}$) in der Mitte eines Zylinders hängt von die Viskosität ($\eta$), der Rohrradius ($R$) und dem Gradienten ab, der von die Druckunterschied ($\Delta p_s$) und der Rohrlänge ($\Delta L$) erzeugt wird, wie unten dargestellt:

$ v_{max} =-\displaystyle\frac{ R ^2}{4 \eta }\displaystyle\frac{ \Delta p }{ \Delta L }$

$v_{max}$
Maximale Durchflussrate
$m/s$
5421
$\Delta L$
Rohrlänge
$m$
5430
$R$
Rohrradius
$m$
5417
$\Delta p$
Variación de la Presión
$Pa$
6673
$\eta$
Viskosität
$Pa s$
5422

Das negative Vorzeichen deutet darauf hin, dass der Fluss immer in entgegengesetzter Richtung zum Gradienten erfolgt, d.h., von der Region mit höherem Druck zur Region mit niedrigerem Druck.

ID:(3628, 0)



Viskosität mit Fahraeus-Lindqvist-Effekt

Gleichung

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$\eta_{fl}=\displaystyle\frac{\eta_n}{\left(1-\displaystyle\frac{d}{R}\right)^4}$

ID:(3638, 0)



Viskosität Verzerrter Hämozyten

Gleichung

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$\eta_d=\displaystyle\frac{\eta_n}{1+C_{\sigma}\displaystyle\frac{d\sigma}{dt}}$

ID:(3637, 0)



Hagen Poiseuille-Gleichung

Gleichung

>Top, >Modell


Der Volumenstrom ($J_V$) lässt sich mit dem Hagen-Poiseuille-Gesetz berechnen, das mit den Parametern die Viskosität ($\eta$), die Druckunterschied ($\Delta p$), der Rohrradius ($R$) und der Rohrlänge ($\Delta L$) lautet:

$ J_V =-\displaystyle\frac{ \pi R ^4}{8 \eta }\displaystyle\frac{ \Delta p }{ \Delta L }$

$\pi$
Pi
3.1415927
$rad$
5057
$\Delta L$
Rohrlänge
$m$
5430
$R$
Rohrradius
$m$
5417
$\Delta p$
Variación de la Presión
$Pa$
6673
$\eta$
Viskosität
$Pa s$
5422
$J_V$
Volumenstrom
$m^3/s$
5448

Wenn wir das Profil von Geschwindigkeit auf einer Zylinder-Radio ($v$) für ein Fluid in einem zylindrischen Kanal betrachten, in dem die Geschwindigkeit auf einer Zylinder-Radio ($v$) in Abhängigkeit von Positionsradius in einem Rohr ($r$) gemäß folgendem Ausdruck variiert:

$ v = v_{max} \left(1-\displaystyle\frac{ r ^2}{ R ^2}\right)$



unter Verwendung von der Rohrradius ($R$) und die Maximale Durchflussrate ($v_{max}$). Können wir die Maximale Durchflussrate ($v_{max}$) mithilfe von die Viskosität ($\eta$), die Druckunterschied ($\Delta p$) und der Rohrlänge ($\Delta L$) wie folgt berechnen:

$ v_{max} =-\displaystyle\frac{ R ^2}{4 \eta }\displaystyle\frac{ \Delta p }{ \Delta L }$



Wenn wir die Geschwindigkeit über den Querschnitt des Kanals integrieren, erhalten wir der Volumenstrom ($J_V$), definiert als das Integral von $\pi r v(r)$ bezüglich Positionsradius in einem Rohr ($r$) von $0$ bis Rohrradius ($R$). Dieses Integral kann wie folgt vereinfacht werden:

$J_V=-\displaystyle\int_0^Rdr \pi r v(r)=-\displaystyle\frac{R^2}{4\eta}\displaystyle\frac{\Delta p}{\Delta L}\displaystyle\int_0^Rdr \pi r \left(1-\displaystyle\frac{r^2}{R^2}\right)$



Die Integration führt zur resultierenden Hagen-Poiseuille-Gesetz:

$ J_V =-\displaystyle\frac{ \pi R ^4}{8 \eta }\displaystyle\frac{ \Delta p }{ \Delta L }$

ID:(3178, 0)