Novosibirsk, Russia, May, 30 – June, 4, 2011

International Conference
"Modern Problems of Applied Mathematics and Mechanics: Theory, Experiment and Applications", devoted to the 90th anniversary of professor Nikolai N. Yanenko

Хмель Т.А.   Fedorov A.V.  

Численное моделирование нестационарной фильтрации плазмы крови в микрососудах

Reporter: Хмель Т.А.

     Одним из механизмов транскапиллярного обмена является доставка полезных веществ (в частности, кислорода) в ткани посредством фильтрации плазмы крови через поры в стенках капилляров. Фильтрационное течение, в соответствии со схемой Старлинга, обусловлено перепадом давлений внутри и вне капилляра, который выше нуля на артериольном конце и ниже на венульном (с учетом онкотической составляющей). Разница давлений (как и градиент давления в капилляре) в классической схеме Старлинга считается постоянной. Однако данные последних экспериментов Института лазерной физики СО РАН свидетельствуют о наличии локальных колебаний давления в капиллярах, обусловленных сердечными сокращениями.
      В настоящей работе теоретически и численно исследуются процессы нестационарной фильтрации через стенки капилляров и движения плазмы в интерстициальном пространстве. Численное моделирование осуществляется в рамках нестационарных уравнений механики сплошных сред. Распределенные в межкапиллярном пространстве структурные элементы представляются в виде неподвижной изотропной пористой среды. Учитывается демпфирование колебаний стенками капилляра. Плазма считается несжимаемой вязкой ньютоновской жидкостью. Уравнения, описывающие осесимметричные нестационарные фильтрационные течения вязкой жидкости в твердом пористом материале, записываются в терминах вихрь – функция тока. Для численного решения применяются стандартные методы.
      Проведено параметрическое исследование влияния амплитуды колебаний, соответствующих нормальному и динамическому физиологическим режимам. Результаты расчетов демонстрируют существенное отличие течения, соответственно, обменных процессов, от стационарной схемы Старлинга. В нестационарном режиме уже на артериольном участке капилляра возможна как фильтрация, так и ре-абсорбция. Наличие стадии ре-абсорбции способствует прониканию углекислоты в капилляр и высвобождению кислорода из эритроцитов. Показано, что за счет пульсовых колебаний давления в капилляре обеспечивается интенсификация транскапиллярного обмена.

Abstracts file: Хмель-Федоров.doc
Full text file: khmel_fedorov.pdf


To reports list
© 1996-2019, Institute of computational technologies of SB RAS, Novosibirsk