Pulsflöden

Pulsflöden är flöden där hastighetsfältet och trycket varierar med tiden, ofta på ett periodiskt sätt. Sådana flöden uppstår när drivkrafterna är puls- eller rytmiska, som vid hjärtats slag, andning eller pulserande pumpar i industriella system.

Egenskaper och modellering: Pulsflöden kännetecknas av tidsberoende skjuvspänningar, fasförskjutningar mellan tryck och flöde samt ofta en varierande hastighetsprofil över cykeln. I många analyser antas flödet vara inkompressibelt och Newtonianskt och styrs av Navier–Stokes-ekvationerna med tidsberoende randvillkor. Dimensionlösa parametrar som används är Reynolds-talet (Re) och Womersley-talet (Wo). Vid lågt Wo är flödet ofta nära quasi-steady, medan ett stort Wo innebär starka inertialeffekter och betydande tidsfördröjningar mellan drivartryck och flödesrespons.

Vanliga sammanhang är blodflöde i artärer och aorta, där kärlväggens compliance och vågpropagation ger tryck- och flödesvågor. Inom teknik används pulsflöden i peristaltiska pumpar och mikroflytiska system samt i olika pumpapplikationer. Mätmetoder inkluderar Doppler-ultraljud, fas-kontrast magnetresonanstomografi (PC-MRI) och partikelspårning.

Modelleringsansatser sträcker sig från fullständiga tre-dimensionella Navier–Stokes-simuleringar till förenklade en- eller noll-dimensionella modeller för långa kärl. Förenklade modeller beskriver sambandet mellan tvärsnittsarea, flödeshastighet och tryck i elastiska rör och fångar vågpropagation, reflektion vid gränser samt skjuvspänningshistoria som är relevant för transport av massa och näringsämnen.