Коэффициент по артериальному давлению

Поместим в газовой поток дозвуковой скорости некоторый криволинейный профиль и рассмотрим изменение параметров элементарной струйки, охватывающей такой профиль (рис. 10.1).

Рисунок 10.1 — Распределение коэффициентов давления по профилю

Создаваемые профилем возмущения потока при дозвуковых скоростях будут распространяться во всех направлениях, в том числе и против течения. Под влиянием этих возмущений элементарные струйки, движущиеся к профилю, будут деформироваться. У носика профиля центральная струйка расширяется; скорость течения при этом падает и в точке разветвления А обращается в нуль. В этой точке параметры будут равны параметрам полного торможения потока. На передней части профиля сечение струйки уменьшается, вследствие чего скорость увеличивается, а давление падает. На верхней и нижней поверхностях профиля продолжается поджатие струйки с соответствующим нарастанием скорости. В некоторой точке сечение струйки минимально. В этом месте скорость будет максимальной. Далее, на задних поверхностях профиля струйка вновь расширяется, скорость ее падает, а давление растет.

Таким образом, в результате деформации струек, характер которой определяется формой обтекаемого тела, вдоль поверхности профиля давление меняется. Распределение давлений обусловливает возникновение аэродинамических сил, действующих на профиль: подъемной силы, вызванной разностью давлений на верхней и нижней поверхностях профиля, и силы лобового сопротивления, вызванной разностью давлений на переднюю и заднюю части профиля и силами трения.

Распределение давлений вдоль обтекаемой поверхности характеризуется безразмерной величиной — коэффициентом давления, который определяется как отношение разности давлений в данной точке на поверхности и статического в бесконечности к скоростному напору невозмущенного потока:

. (10.9)

Коэффициент давления можно определить и по следующей формуле:

, (10.10)

где — число Маха:

, (10.11)

где — скорость потока;

— местная скорость звука.

Пояснение:

,

так как (9.17), то получим: и используя (10.11), получим:

.

Число Маха является критерием подобия в механике жидкости и газа и представляет собой отношение скорости течения в данной точке газового потока к местной скорости распространения звука в движущейся среде. Назван по имени австрийского ученого Эрнста Маха.

Если в рассматриваемой области скорости меньше критической, т. е. если:

, то . (10.12)

Если скорости течения больше критической:

, то , (10.13)

где — критическая скорость, то есть скорость течения равная местной скорости звука [см. прим.];

— максимальной скорость течения. (Если применить уравнение энергии к двум сечениям трубки тока, в одном из которых давление уменьшается до нуля, то скорость течения будет стремиться к некоторой максимальной величине , которая удовлетворяет истечению газа в пустоту ( ; ; ). При максимальной скорости течения вся тепловая энергия молекул преобразуется в энергию направленного движения. Практически максимальная скорость течения недостижима и является известным теоретическим пределом для скорости газа. Следует иметь в виду, что с приближением скорости течения к максимальной разрежение газа становится весьма большим и поэтому к рассматриваемому потоку нельзя применять уравнение энергии в известной нам форме (9.7)).

В первом случае (10.12) течение называется дозвуковым или докритическим; а во втором (10.13) — сверхзвуковым или сверхкритическим. Следовательно, значение безразмерной скорости разделяет области течений с дозвуковыми (докритическими) скоростями и со сверхзвуковыми (сверхкритическими) скоростями.

При малых скоростях набегающего потока более удобно для подсчета коэффициента давления пользоваться формулой (10.9).

10.3 Критическое число

На рис. 10.1 показано примерное распределение вдоль поверхности профиля. До тех пор, пока скорость значительно меньше скорости звука, характер деформации струек, а вместе с тем и картина распределения коэффициентов давления по профилю при изменении скорости невозмущенного потока сохраняются практически неизменными. Однако по мере увеличения влияние сжимаемости сказывается все более ощутимо; распределение по профилю начинает меняться особенно сильно там, где местные скорости в струйке (на поверхности профиля) велики. В минимальном сечении струйки скорость наибольшая. Найдем зависимость между безразмерной скоростью и скоростью в некоторой точке на профиле .

С этой целью воспользуемся формулой (10.10), заменив в ней отношение давлений через соответствующие числа М, с учетом, что:

и

получим

, (10.14)

где — формула отношения давлений в предположении изоэнтропического течения, являющаяся модификацией уравнения энергии, полученного путем преобразования уравнения (9.7) и введения безразмерной скорости .

При некотором значении , которое обозначим через в минимальном сечении трубки тока устанавливается критическая скорость . Соответствующая величина коэффициента давления будет равна:

, (10.15)

Величина , называется критическим числом набегающего потока. Оно определяет то значение безразмерной скорости набегающего потока, при котором максимальная местная скорость на контуре тела становится равной местной скорости звука.

Из определения критического числа (см. выше), следует, что эта величина разграничивает дозвуковые режимы обтекания тела на две группы. Первая группа докритических режимов ( ) характеризуется тем, что во всех точках поля потока местные скорости дозвуковые ( ). Ко второй группе ( ) относятся режимы обтекания с местными сверхзвуковыми скоростями.

Примечание: [При дозвуковом обтекании фюзеляжа, крыла и оперения самолёта на выпуклых участках их обводов возникают зоны местного ускорения потока. Когда скорость полёта летательного аппарата приближается к звуковой, местная скорость движения воздуха в зонах ускорения потока может несколько превысить скорость звука (рис. 10.2). Миновав зону ускорения, поток замедляется, с неизбежным образованием ударной волны (таково свойство сверхзвуковых течений: переход от сверхзвуковой скорости к дозвуковой всегда происходит разрывно — с образованием ударной волны). Интенсивность этих ударных волн невелика — перепад давления на их фронтах мал, но они возникают сразу во множестве, в разных точках поверхности аппарата, и в совокупности они резко меняют характер его обтекания, с ухудшением его лётных характеристик: подъёмная сила крыла падает, воздушные рули и элероны теряют эффективность, аппарат становится неуправляемым, и всё это носит крайне нестабильный характер, возникает сильная вибрация. Это явление получило название волнового кризиса. Когда скорость движения аппарата становится сверхзвуковой (М > 1), течение вновь становится стабильным, хотя его характер изменяется принципиально (рис. 10.3).]

Рисунок 10.2 — Аэрокрыло в близком к звуковому потоке

Рисунок 10.3 — Аэрокрыло в сверхзвуковом потоке

Среди различных показателей физиологического состояния человека особенное место занимает артериальное давление. Этот показатель, так же как и пульс, имеет непосредственную связь с сердечно-сосудистой системой и по его величине можно в общем определить в нормальном ли состоянии находится человек или у него предположительно имеются какие-либо заболевания.

Артериальное давление (АД) — это давление, оказываемое кровью, которая циркулирует по всему организму, на стенки сосудов. Существуют основные показатели АД, которые чаще всего соотносятся с возрастом человека. При их нахождении в пределах допустимого человек себя чувствует хорошо, но достаточно АД повыситься или понизиться, чтобы возникли малоприятные признаки или развилось более серьезное заболевание.

Нормальным значением артериального давления традиционно считают 120/80 мм рт. ст., но существуют другие варианты нормы, которые соотносятся с индивидуальными особенностями каждого человека.

Определить артериальное давление по одним только ощущениям и признакам невозможно. Для получения достоверного показателя используется тонометр, который за короткое время показывает нужное значение. При необходимости может быть проведено измерение на обеих руках, тогда получается максимально полная картина о состоянии здоровья человека на первичном этапе осмотра.

Видео: Что показывают цифры артериального давления

Физиология образования артериального давления

Во время каждого сердечного сокращения артериальное давление изменяется между максимальным (систолическим) и минимальным (диастолическим) давлением. Образование артериального давления в основном связано с насосным действием сердца. [1 — Caro, Colin G. (1978). The Mechanics of The Circulation. Oxford [Oxfordshire]: Oxford University Press.]

Среднее артериальное давление (САД, то есть среднее значение между систолическим и диастолическим) отвечает за кровоток из одного места системы кровообращения в другое. Скорость среднего АД зависит как от артериального давления, так и от сопротивления потоку, представленного кровеносными сосудами.

Среднее кровяное давление снижается по всей системе кровообращения, хотя наибольшее падение происходит вдоль небольших артерий и артериол. Гравитация влияет на артериальное давление через гидростатические силы (например, во время стояния), а клапаны в венах, дыхание и перекачка от сокращения скелетных мышц также воздействуют на кровяное давление в венах

Основные показатели артериального давления

По итогам измерения АД показывается два значения:

1. Систолическое артериальное давление (верхнее число, оно обычно больше) — показывает, какое давление производит кровь на стенки артерии, когда сердце сокращается.
2. Диастолическое артериальное давление (меньшее число) — показывает, какое давление оказывает кровь на стенки артерии, когда сердце отдыхает между систолами.

Какое значение более важно?

Как правило, больше внимания уделяется систолическому артериальному давлению (верхнему числу), поскольку оно считается основным фактором риска сердечно-сосудистых заболеваний у людей старше 50 лет. У большинства людей систолическое артериальное давление неуклонно растет с возрастом из-за увеличения жесткости крупных сосудов. Также этому процессу способствует долгосрочное накопление атеросклеротических бляшек и увеличение заболеваемости сердечными и сосудистыми заболеваниями.

Почему артериальное давление измеряется в мм рт. ст.?

Аббревиатура мм рт. ст. означает миллиметры ртутного столба. Почему речь идет о ртути, если современные тонометры не имеют с ней ничего общего? В первых измерительных манометрах использовалась ртуть и это вещество по-прежнему используется в качестве стандартной единицы измерения давления в медицине.

Пульс и артериальное давление одно и то же?

Артериальное давление и сердечный ритм (пульс) — это два отдельных показателя, помогающие в общем определить состояние здоровья человека. Узнайте больше о различии между кровяным давлением и частотой сердечных сокращений.

Артериальное давление по возрастам

Видео: Артериальное давление у детей

Категории артериального давления

В медицине принято выделять пять категорий АД, которые на сегодня признаны Американской кардиологической ассоциацией:

1. Нормальное артериальное давление

Показатели АД находятся в нормальном (оптимальном) диапазоне менее 120/80 мм рт. В таких случаях достаточно заниматься хорошей работой и придерживаться здоровых для сердца и сосудов привычек (таких как соблюдение сбалансированной диеты и регулярных упражнений), чтобы поддерживать свое состояние на таком уровне.

2. Повышенное

При колебании значений АД от 120 до 129 мм рт.ст. систолического и более 80 мм рт.ст. диастолического говорят о повышенном АД. Люди, которые относятся к этой категории артериального давления, вероятно, находятся в группе риск по развитию гипертонии, особенно если не будут предприняты превентивные меры по его контролю.

3. Гипертония I типа

Артериальное давление находится в пределах 130-139 мм рт.ст. систолического и 80-89 мм рт. ст. диастолического АД. На этом этапе высокого кровяного давления врачи, вероятно, рекомендуют изменение образа жизни и могут рассмотреть вопрос о добавлении лекарственного препарата, основанного на риске развития атеросклеротического сердечно-сосудистого заболевания, такого как сердечный приступ или инсульт.

4. Гипертония II типа

При этой форме гипертонии артериальное давление постоянно находится на уровне не ниже 140/90 мм рт. ст. или выше. На этом этапе высокого кровяного давления врачи, зачастую, предписывают комбинацию препаратов от гипертонии наряду с изменением образа жизни.

5. Гипертензивный криз

При этом состоянии требуется немедленная медицинская помощь. Если значения артериального давления внезапно повышаются до 180/120 мм рт. ст. и более, нужно подождать пять минут и повторить измерение. Если АД все еще необычайно высокое, следует немедленно обратиться к врачу. Может возникнуть гипертонический криз, особенно если артериальное давление выше 180/120 мм рт. ст. Больной в таком состоянии испытывает признаки возможного повреждения органов, такие как боль в грудной клетке, одышка, боль в спине, онемение / слабость, нарушение зрения, затруднение речи. Самостоятельно АД редко опускается, поэтому лучше не ждать серьезных осложнений, а вызвать скорую помощь.

Для установления диагноза высокого артериального давления может приниматься во внимание повышенное как систолическое, так и диастолическое артериальное давление.

Согласно последним исследованиям, риск смерти от ишемической болезни сердца и инсульта удваивается при увеличении на каждые 20 мм рт. ст. систолического и на 10 мм рт. ст. диастолического давления. Подобные показатели особенно касаются людей в возрасте от 40 до 89 лет.

Определение артериального давления в домашних условиях

Если нужно измерить артериальное давление дома, тогда стоит заранее приобрести тонометр — прибор для мониторинга АД. Подобная покупка особенно необходима, если врач порекомендовал ежедневно контролировать показатели АД.

Непосредственно перед определением уровня АД нужно избегать курения, физических упражнений, стресса и употребления кофеина. Эти факторы воздействия могут повлиять на тонус сосудов и частоту сердечных сокращений, что может выразиться в неправильных показателях.

Порядок действий при измерении артериального давления:

• Длинный рукав нужно закатать и сесть, положив ладонь на стул.
• Важно удостовериться, что состояние полностью расслабленное, причем нужно находиться в тихом месте, а не, например, в ванной комнате, поскольку лишние звуки могут не позволить правильно определить показатели.
• Внутри локтя нужно найти свой пульс, используя указательный и средний пальцы противоположной руки.
• Манжета прибора закрепляется на руке, для чего используется застежка, при этом туго затягивать не следует, а оставить место для прохождения одного-двух пальцев.
• Манжета надувается и сдувается с помощью инструкции, приложенной к прибору, поскольку между собой тонометры могут отличаться.
• Руку следует держать прямо для наиболее точного измерения.
• Полученные результаты можно записать в дневнике гипертоника, если такой был рекомендован лечащим врачом.

Если артериальное давление слишком велико (патология известна как гипертония), это создает дополнительную нагрузку на сосудистое русло, а также сердце, что нередко способствует развитию сердечных приступов.

По этой причине многие считают, что чем ниже артериальное давление, тем лучше. Но если приходиться испытывать симптомы головокружения, тошноты, обезвоживания или наблюдаются обморочное состояние, тогда может возникнуть проблема с низким артериальным давлением.

Видео: ЛУЧШИЕ ЧАСЫ С ИЗМЕРЕНИЕМ АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ