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第一章 生理流动及其流体力学问题 1

1 生命现象和流体运动 1

2 心血管流动概述 2

3 泊肃叶流及其在心血管系统的应用 13

3-1 泊肃叶流动 13

3-2 分支管系流动阻力及切变率的分布 15

3-3 血管分支形态的优化分析 19

4 呼吸系统的流动 24

4-1 人体呼吸气动力学问题概述 26

4-2 鸟肺的呼吸流 33

5 植物体内的流动 35

5-1 蒸腾流 36

5-2 易位流 37

6 原生质流动 39

7 生理流动的流体力学问题 41

参考文献 44

第二章 连续介质力学基础 46

1 引言 46

2 连续假设 46

3 拉格朗日方法和欧拉方法 48

4 应力与应力张量 50

4-1 应力张量？的对称性 52

4-2 主方向与不变量 53

4-3 欧拉应力、拉格朗日应力和基尔霍夫应力 56

5 应变 58

6 应变率 60

7 弹性体及其简单模型 62

7-1 胡克体 62

7-2 完全弹性体有限变形与应变位能 63

8 粘弹性概念与线性粘弹性模型 64

8-1 玻耳兹曼叠加原理 65

8-2 粘弹性-弹性相当原理 66

8-3 线性粘弹体在定态谐振时的特性 67

8-4 几种简单的线性粘弹体 69

9 牛顿流体和非牛顿流体 71

9-1 牛顿流体 71

9-2 非牛顿流体 73

10 流体运动的基本方程 75

10-1 连续方程 75

10-2 运动方程 77

10-3 流体运动的能量方程 78

10-4 不可压缩牛顿流体运动方程组的一般形式 80

11 粘性流动概述 80

12 低雷诺数流动 85

12-1 低雷诺数下物体运动的流场 86

12-2 缝隙流动-润滑理论 91

12-3 多孔介质内的渗流 93

13 高雷诺数流动 94

13-1 二维平板定常流动边界层 97

13-2 二维振荡流动边界层 98

13-3 层流与湍流 100

14 流动分离 102

14-1 二维或轴对称定常流动分离 103

14-2 表面流线和三维定常流动分离 104

参考文献 105

第三章 血液的流变性质 107

1 引言 107

2 血液 108

3 血液的非牛顿性状 111

3-1 应力-应变率关系非线性 111

3-2 屈服应力 113

3-3 Casson方程 114

3-4 假塑性流体模型 115

3-5 血液的粘弹性 116

3-6 F？hraeus-Lindqvist效应 117

4 血液非牛顿性状的若干说明 118

4-1 红细胞的聚集 118

4-2 红细胞及细胞串的变形 120

4-3 红细胞的相对运动 121

4-4 有形元素间的相互作用 123

4-5 血浆因素 124

5-1 定常状态 126

5 血液的本构方程 126

5-2 非定常状态 128

6 血液的微连续介质模型 130

7 有关血液的两相系统模型 133

7-1 能量法 133

7-2 颗粒间的相互作用 136

7-3 刚性颗粒浓悬浮系统 138

7-4 Burger法 140

7-5 胶性颗粒悬浮系统 142

7-6 低切变率下血液非牛顿行为的简单理论分析 143

7-7 液滴悬浮模型 147

8 红细胞的力学性质 149

8-1 红细胞的几何形状 149

8-2 红细胞形状的力学说明 151

8-3 红细胞膜的力学特性 155

8-4 红细胞膜的本构方程 157

参考文献 158

第四章 血管的力学性质 161

1 引言 161

2 血管的构造 162

3 血管壁内的张力 166

3-1 拉普拉斯定律 167

3-2 弹性张力与主动张力 167

3-3 弹性薄壁圆管的应力 169

4 大血管的力学性质--实验结果 172

4-1 大血管的静力学特性 172

4-2 血管的粘弹性 174

4-3 血管力学特性的热力学说明 179

5 增量化理论和线性粘弹性模型 180

5-1 增量化理论 180

5-2 血管的线性粘弹性模型 183

6 拟弹性假说 187

6-1 冯元桢的拟弹性模型 188

6-2 应变位能 191

6-3 组合模型 194

7 准线性理论 198

8 非线性粘弹性模型 201

9 小动脉的力学性质 204

10 毛细血管的力学性质 206

参考文献 207

2 横纹肌的结构和收缩机理 209

第五章 肌肉力学基础 209

1 引言 209

3 Hill方程和Hill模型理论 213

3-1 Hill方程 213

3-2 Hill模型 217

3-3 线性记忆理论 219

4 纤维滑移理论 223

5 松弛状态下心肌的力学性质 229

6 Hill模型应用于心肌 233

6-1 串联弹性元的性质 236

6-2 收缩元的性质 238

7 心肌本构方程的新形式 240

8 左心室的流变模型 242

8-1 力平衡方程 243

8-2 本构方程 245

9 心脏功能的评价问题 248

9-1 左心室壁内的应力 251

9-2 心肌收缩特性 253

10 平滑肌力学性质简述 254

参考文献 260

2 心脏的构造和功能 262

第六章 心脏内的血液流动 262

1 引言 262

3 心脏血液的动力学问题 267

3-1 心脏血流的相似性 269

3-2 心室射血流动理想模型 271

3-3 瓣关闭的流体力学机理 272

4 主动脉瓣膜流动分析 276

4-1 主动脉瓣关闭过程的一维理论 276

4-2 开启过程中主动脉瓣膜的运动 285

4-3 瓣膜几何形状和压力的关系 289

4-4 瓣膜形状和运动速度对流动的影响 290

5 瓣膜运动和流场的相互作用 292

5-1 数值计算方法 294

5-2 二尖瓣流场的数值解 295

参考文献 297

第七章 大血管中的脉动流 298

1 引言 298

2 大血管内血液流动的物理特点和数学描述 300

3 管道内小扰动的传播与脉搏波 304

4-1 可膨胀圆柱管内的定常流动 312

4 可变形管内流动的特性 312

4-2 三种流动的比较 314

4-3 可坍管内的一维定常流动 320

4-4 结语 329

5 动脉血流相似性和线性化理论基础 330

5-1 动脉血液流动相似性 332

5-2 动脉血流线性理论的基础 339

6 可膨胀圆管内脉动流的线性理论 351

6-1 Womersley理论 352

6-2 厚壁管模型 369

6-3 波动模式 372

6-4 有限位移模型 375

6-5 初始应力的影响 379

7 传输线理论 382

7-1 一维运动方程及其线性化 383

7-2 有限长度弹性管内的理想流动 386

7-3 有限长度弹性管内的粘性流动 395

7-4 传输线理论应用于管系 399

7-5 积分变换法 406

7-6 Ridcout差分-微分方法与电模拟 407

8 非线性理论 412

7-7 心血管系统模拟计算概述 412

8-1 一维非线性方程及其特性 414

8-2 关于动脉血流的特征线法 416

8-3 有限幅度波传播特性及激波 428

8-4 动脉血流非线性分析 436

8-5 左心室-动脉血流综合分析 441

9 静脉血流的流体力学问题 443

9-1 可坍管定常流动的特点 445

9-2 可坍管定常流动的集中参数模型 448

9-3 静脉脉动流 452

10 大血管流动的实验研究 455

10-1 动物试验的若干结果 456

10-2 水力模型实验 458

11 波的传播与血管力学性质 460

参考文献 461

第八章 大血管和气管里的流场和壁面剪应力 464

1 引言 464

2 动脉疾病和血液流动的力学性状的关系 465

2-1 主动脉P.S.D.与血液湍流 465

2-2 脑动脉血瘤 467

2-3 动脉粥样感化与当地血液流动特性 468

3 动脉血流的湍流问题 473

4 直圆柱管内的进口流动 476

4-1 刚性圆管定常进口流动 478

4-2 脉动进口流动的有限元分析 481

5 弯曲管内的流动 485

5-1 曲管流动方程和相似参数 487

5-2 充分发展的弯曲管流动 489

5-3 曲管内发展中的定常流 496

6 分支管道流动 506

6-1 分支管道流动的实验观测 506

6-2 分流效应的理论分析 512

6-3 分支管道流动的数值分析 519

7 管腔表面不规则时的流动 530

7-1 狭窄管道内的定常流动 530

7-2 狭窄管道内的脉动流 535

7-3 分布斑块引起的血管壁组织缺氧 541

8 血管分支、弯曲、截面积突变部位红细胞和血小板的运动 544

8-1 涡环内的血细胞 545

8-2 T形分支处的流动 549

参考文献 550

1 微循环中的流体力学问题 553

第九章 微循环流体动力学 553

2 小管血流异常现象及其物理本质 557

2-1 边缘血浆层和红细胞径向迁移 558

2-2 小管血流的速度分布及塞子流 566

2-3 Fahraerus效应及其逆效应 569

2-4 管壁表面性质的影响 575

3 小管血液定常流动的理论分析 578

3-1 Casson流体定常圆管层流 578

3-2 双层流体运动模型 581

3-3 微极性流体模型 585

3-4 低雷诺数定常进口流动 590

4 毛细血管内的血液流动 595

4-1 毛细血流模型实验 596

4-2 刚性颗粒模型 597

4-3 可变形颗粒模型与润滑理论 610

5 毛细血管壁构造与物质输运 617

5-1 通过半透膜的扩散和对流 618

5-2 孔隙传输理论 620

5-3 Starling假说 622

5-4 溶质透壁输运与毛细血流 622

6 毛细血流与周围组织的液体交换 624

6-1 组织液压力、浓度均匀时的毛细血流 625

6-2 毛细血流与组织液流动 631

6-3 组织液流动与透壁流体交换 636

6-4 流体交换引起的毛细血管内血液表观粘度的变化 642

7 肺微循环 644

7-1 肺毛细血管组织构造及片流模型 645

7-2 肺泡片的弹性 647

7-3 肺毛细血管内血液的表观粘度 647

7-4 肺毛细血流问题的数学描述 650

7-5 一维理论 653

7-6 二维理论 656

8 毛细血流的随机性 660

参考文献 664

第十章 生理流动中的传质问题 667

1 生理流动中的物质输运方程 667

1-1 化学势和扩散 667

1-2 流动中的对流扩散 670

1-3 物质输运方程的一般形式 672

2 通过细胞膜的物质输运 676

2-1 膜的化学组分 677

2-2 细胞膜的结构 678

2-3 通过细胞膜的物质输运形式 680

3 通过细胞膜的扩散和渗透 680

3-1 水的渗透 681

3-2 非电解质的扩散 684

3-3 电解质的扩散 685

4 载体扩散 687

5 能动输运 691

5-1 推进输运 691

5-2 囊泡输运 693

6 体循环系统氧及二氧化碳的输运 693

6-1 氧与血红蛋白的结合 694

6-2 氧在血红蛋白溶液中的输运 699

6-3 红细胞与血浆间的氧交换 701

6-4 透过毛细血管壁的氧交换 706

6-5 二氧化碳在血液中的输运 711

7 肺内的气体交换 713

7-1 末端支气管-肺泡内的气体混合 714

7-2 肺泡与肺毛细血流间的气体交换 718

7-3 肺通风量与血流量的关系 725

参考文献 728

2 淋巴流动 729

1 引言 729

第十一章 其他生理流动 729

3 小管内溶质浓度梯度不变的流动 737

3-1 量纲分析 738

3-2 数学模型 740

3-3 近似解及其意义 743

4 蠕动流 748

4-1 蠕动流方程及相似参数 749

4-2 低雷诺数蠕动流 752

参考文献 756

1 引言 758

第十二章 生理流动与系统分析 758

2 系统分析方法 759

3 循环系统动力学 762

3-1 概述 762

3-2 组元模型 764

3-3 单开口系统分析 766

3-4 双开口系统分析 770

3-5 心血管系统分析 774

4 心血管流动和体液平衡--循环系统的长期调节 779

4-1 体液对心血管血液流动的影响 779

4-2 循环系统对组织液流动特性的影响 782

参考文献 787

第十三章 水生动物泳动的流体动力学 788

1 引言 788

2 低雷诺数下动物泳动的力学原理 790

2-1 抗力理论 790

2-2 流体运动方程基本解 796

2-3 用基本解确定KN和KT 799

2-4 有机体泳动的细长体理论(低雷诺数) 802

3 纤毛推进的流体动力学问题 804

4 水生动物高雷诺数泳动的细长体理论 811

4-1 虚质量估算 815

4-2 反作用力计算 816

4-3 转弯问题 819

4-4 泳动推进的鳗鲡目模式和鲹科模式 820

5 新月形尾鳍推进的二维理论 823

5-1 推进原理 824

5-2 二维理论 825

6 动物泳动的阻力 830

参考文献 832

1 引言 833

第十四章 动物飞行的空气动力学问题 833

2 持续飞行 834

2-1 昆虫的持续飞行 835

2-2 鸟类的持续飞行 837

2-3 鸟类的滑翔 839

2-4 信天翁的翱翔 840

3 飞行的动力 841

4 飞行动物的尺度 843

5 悬停飞行的空气动力学原理 846

参考文献 853