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结缔组织中组织液流动的流体力学渗流模型
论文学科分类：130结缔组织中组织液流动的流体力学渗流模型丁光宏，杨静，姚伟（复旦大学力学与工程科学系，生物力学研究所，上海，200433）摘要：组织液是生物体细胞所生存的环境，它的重要性已被广为接受。
组织液与生理上一些疾病的发病机制以及细胞的新陈代谢息息相关，本文所讨论的是在人体小腿骨间膜这样的毛细血管相对缺少的腱或韧带组织中的组织液流动。
解剖实验发现人腿的骨间膜上毛细血管的分布不是网状均匀的，而是呈一定方向平行排列，同时其中的胶原纤维也以近似相同的方向平行排列。
本文研究了毛细血管以及胶原纤维特异性排列对组织液流动的影响。
关键词：组织液 胶原纤维 流场 多孔介质The Interstitial fluid flow in connective tissueDing Guanghong Yang Jin Yao Wei(Department of Mechanica and Engineering Science, Fudan University, Shanghai 200433)AbstractInterstitial fluid is the surroundings that organism cells live in. Its physiological importance has been widely accepted. Researches on the interstitial fluid are very significant for studying traditional Chinese medicine and micro-environmental adjustment. Up to now ，researches on the interstitial fluid have mainly focused on the components of interstitial fluid and great progresses have been made. But recent researches on interstitial fluid have been changed from studying static interstitial fluid to dynamic interstitial fluid. Interstitial fluid is not considered as isotropic stagnant gel and the flow of interstitial fluid has been studied. This article is to investigate the interstitial fluid flow in ligaments and tendons such as inter osseous membrane on lower limb, where there are relatively fewer capillaries than in other tissues. Dissecting experiments have showed that the distribution of blood capillaries in inter osseous membrane is not organized into meshes, but parallel arrays on certain direction which is approximate to the direction of parallel collagen fibrils on inter osseous membrane. In the traditional Chinese medicine background and according to the distribution of capillaries we built a two-dimension model. In this model the interstitium is thought to be vacuum and flow function-vortex function iteration method is applied to solve equations. The result of this model testifies that parallel capillaries can arise the directional interstitial fluid flow. Then in order to investigate the effect of parallel collagen fibrils on the interstitial fluid flow and the effect of the interstitial fluid flow on cells that live in it, we built two-dimension permeable model, two-dimension mast cell model, three-dimension permeable model and three-dimension mast cell model. In these models, the parallel collagen fibrils are_______________________________________________________________________________assumed to be a porous media. First, through computing these models by the way of CFD, we obtained the effect of parameters on the interstitial fluid flow, such as pressure, distance between capillaries, permeability coefficient of the capillary’s wall, porosity and so on. And the results of these models are according to the physiological phenomena and indicate that the parallel collagen fibrils can play a very important role in the interstitial fluid flow. The collagen fibrils can make the interstitial fluid flow relatively spatial uniform, so that their existence is in favor of the exchange of substance and the activities of cells in the interstitium. Second, the results indicate that the numerical order of maximum shear stress on cells in the interstitial fluid flow is the same as or greater than that of endothelial cell in blood flow. Due to the influence of the parameters to the interstitial fluid flow the shear stress can also be affected by these parameters. This article puts forward a new area in the mast cell’s research ——studying the influence of wall shear stress to mast cell’s physiological activity and it’s micro-surroundings. In addition, the results of three-dimension models show that the spatial specialty of capillaries’ distribution is reasonable in physiology, which can also make the interstitial fluid flow spatial uniform.Key wordsInterstitial fluid; collagen fibrils; flow field; porous medium;一直以来，对组织液的研究主要是对组织液成分的研究，在这方面已取得了很大的进步。
城市地下管线破损引起的渗流侵蚀机理及环境影响研究
城市地下管线破损引起的渗流侵蚀机理及环境影响研究下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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第七章渗流分析
6.6.1渗流分析说明渗流分析的目的在于：①土中饱和程度不同，土料的抗剪强度等力学特性也相应地发生变化，渗流分析将为土石坝中各部分土的饱水状态的划分提供依据；②检验坝的初选形式与尺寸，确定渗流力以核算坝坡稳定；③进行坝体防渗布置与土料配置，根据坝内的渗流参数与逸出坡降，检验土体的渗流稳定，防止发生管涌和流土，在此基础上确定坝体及坝基中防渗体的尺寸和排水设施；④确定通过坝和河岸的渗水量损失，并计算排水系统的容量。
依据《碾压土石坝设计规范》(SL274-2001 )中8.1.2，渗流计算应包括以下水位组合情况：①上游正常蓄水位与下游相应的最低水位；②上游设计洪水位与下游相应的水位；③上游校核洪水位与下游相应的水位；④库水位降落时上游坝坡稳定最不利的情况；6.6.2渗流分析计算积石峡库区周边均为不透水岩层，封闭条件良好，因此渗流分析计算模型为不透水地基均质坝。
对均质坝在不透水地基上，有排水设备的情况, 不考虑均质坝上游坝壳料部分对渗流的影响。
对棱体排水，浸润线逸出部分如图所示。
y 「在一单宽渗流量和均质坝下游坡渗流水深h可由下面两式联立解除:2 2q k[H i -(H2 h o)]一2L'h o 二L'2 (H i -出)2 -L'式中k——坝体的渗透系数，cm/s，其中k=0.45x 10 cm/s ；H——坝前水深，mH――坝后水深，mH——棱体前水深，mL ‘——透水区域，m。
1. 正常蓄水位时的渗流分析上游水位为1856m下游相应水位假设为1791m则上游水深H1 =1856-1782=74m,下游水深H2 =1791-1782=11m.L L —1—H174 = 30.83m1+2g 1+2 汉2.5L =(1865.07 -1856) 2.5 13 (1865.07 -1798)2.5 -(1798 -1791) 1 =196.35mL^L L L =42.59 169.59 = 227.18m代入式h0二• L'2(巴-H2)2 -L'2 2k[H1 ~(H^h0)]ho=14.85m,代入式2L' ,k=0.45x10 -6cm/s渗流量为：q=5.1x10 -8—/S,带入浸润线方程：将渗流曲线坐标值列入下表中表6.6.2-1正常蓄水位渗流曲线坐标值2. 设计洪水位时的渗流分析上游水位为1858.22m,下游相应水位假设为1793m则上游水深H, =1858.22-1782=76m,下游水深H2=1793-1782=11m.|_ L ―1— H1 —76 = 31.7 m1+2m 1+2沢2.5L =(1865.07 -1858.55) 2.5 13 (1865.07 -1798)2.5 -(1798 -1793) 1 =198.35mL^L L L =31.7 198.35 = 230.02m代入式h。
3.8 平面渗流场的保角变换方法
3、变换前后井半径的关系
w
d dz
Rw ' ( z0 ) Rw
z0
4、井产量变换前后不变（证明略，见教材p119） 5
5、保角变换可以将一种渗流场图变换为另一种渗流场图
������ B ℎ L
流线:������ = 常数
等势线：������ = 常数
旋转: ������1 = ������������
ξ
z0 x0 iy0 , z0 x0 iy0
通过变换：������平面的z0点映射为ζ的平面ζ=0点，把z
平面半径为Re的圆映射为ζ的平面的半径为1的圆。
20
y
Re
(z)
Z0,Rw
Re ( z z0 ) 2 Re z0 z
x
η
(ζ) 1
d φw
pw, ������������
17
������ y Rw ������������ a ������������
(Z)
������������
(ζ)
ρe
x
ζ
z ia 可借助变换函数： e z ia
将 z=ia 代入，得 ζ=0，即将 Z平面的点z=ia 映射为 ζ 平面的原点
x ia 将 z=x代入，得 e x ia
Re ( z ' z0 ) z ( z z0 )
' '
半径为1
Re z ' z0 Re ' 1 1 ' z z z0 Re
21
d ( Re 2 z0 z ) Re Re ( z z0 ) z0 dz ( Re 2 z0 z ) 2
渗流名词解释
渗流是指流体在孔隙介质中的流动。
这种流动通常发生在由颗粒状或碎块材料组成的孔隙介质中，这些材料含有许多孔隙或裂隙。
在地表面以下的土壤或岩层中的渗流称为地下水运动，是自然界最常见的渗流现象。
渗流在许多领域都有广泛的应用，如水利、地质、采矿、石油、环境保护、化工、生物、医疗等。
此外，在土木工程中，最常见的渗流现象是水在土体中的流动。
流体力学中的达西定律可以解决大部分简单的渗流问题，但如果把实际工程中的温度和应力因素也纳入考虑的话，温度-渗流-应力场耦合问题就变成一个值得深入研究的课题。
以上内容仅供参考，如需更全面准确的信息，可以查阅渗流相关的资料，或者咨询地质学家等专业人士。
+++水电模拟渗流实验
页脚内容1中国石油大学渗流力学实验报告实验日期： 成绩：班级： 学号： 姓名： 教师： 同组者：-水电模拟渗流实验一、水电模拟原理 1、水电相似原理利用电场模拟地层流体的渗流规律，机理在于流体通过多孔介质流动的微分方程与电荷通过导体材料流动的微分方程之间的相似性，即水-电相似原理。
多孔介质中流体的流动遵守达西定律：)(p grad KA q v μ-==(3-1)式中，v —流速，m/s ；q —流量，cm 3/s ；A —渗流截面积，cm 2；K —渗透率，2m μ；μ—流体粘度，s mPa ⋅；P —压力，0.1MPa 。
通过导体的电流遵守欧姆定律：)(U grad S Iρδ-==(3-2)页脚内容2式中，ρ为电导率，是电阻率的倒数，西门子/cm ；U —电压，伏；δ-电流密度，安培/cm 2；I-电流，安培，S-导体截面积，cm 2。
均质地层不可压缩流体通过多孔介质稳定渗流连续性方程：)(=⎪⎪⎭⎫⎝⎛P grad K div μ (3-3)均匀导体中电压分布方程：()div grad U ρ()=0 (3-4)对比方程上述方程可以看出：电场与渗流场可用相同的微分方程进行描述，因此，不可压缩流体的稳定渗流问题可用稳定电场进行模拟。
于是可以用电位分布来描述渗流场的压力分布，用电流来描述流量或流速，电阻描述渗流阻力。
2、水电相似准则物理模拟模型各参数与油层原型相应参数之间存在比例关系，称为相似系数。
各相似系数之间满足一定的约束条件，称为相似准则。
水电模拟各相似系数定义如下： 1）几何相似系数模型的几何参数与油层的相应几何参数的比值。
即：()()ml o L C L =(3-5)任意点的几何相似系数必须相同。
2）压力相似系数页脚内容3模型中两点之间的电位差与地层中两相应点之间的压差的比值。
即：()()mp oU C P ∆=∆ (3-6)3）阻力相似系数模型中的电阻与油层中相应位置渗流阻力的比值。
建兴水库大坝渗流计算方法及渗透指标-水利工程论文-水利论文
建兴水库大坝渗流计算方法及渗透指标-水利工程论文-水利论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——1工程基本情况建兴水库位于四川省德阳市中江县富兴镇会棚乡，是一座拦蓄式水库，其工程任务是以灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合功能的小（1）型水利工程。
中江县距震中汶川县映秀镇不到100km，水库坝址以上集雨面积18.1km2，总库容170万m3，设计灌面4000亩，设计洪水标准为30年一遇（P＝3.3%），设计洪水位596.28m，校核洪水为500年一遇（P＝0.20%），校核洪水位597.18m。
水库正常蓄水位594.20m，位583.00m。
大坝为均质土坝，坝顶高程为597.80m，坝顶宽4.4m，最大坝高18.4m，坝顶长91.00m，基础底高程为579.40m。
大坝上游坡比为1∶2.25；下游坡比为1∶2.0。
工程自1960年12月建成以来，对当地的生产生活起着重大作用，同时发挥了较大的经济效益。
据现场调查，该坝施工时为抢工期，上坝土料不均，碾压不均或不密实，加之无检测手段，导致填筑质量较差。
受汶川特大地震影响，坝脚及放空洞出现5处涌水点且有明显浑水流出。
2008年7月，据钻孔揭露：坝体填料为黄褐色粘土夹块碎石，粘土呈可塑硬塑状，碎石、角砾及砂约占15%～20%。
压水试验表明，渗透系数K变化较大，从1.3810-5cm/s～2.2310-4cm/s，说明坝体均匀性较差，渗透系数平均值为1.3010-4cm/s大于10-4cm/s，足规范要求。
工程于2009年进行加除险加固整治，其渗渗整治措施为：坝体充填灌浆，坝基帷幕灌浆。
灌浆沿坝轴线布孔，分三序钻灌，施工时严格质量控制，灌浆防渗体渗透系数要求小于10-4cm/s，达10-5cm/s左右。
经过多年运行，渗漏整治效果良好。
2大坝渗流计算方法及渗透指标2.1计算公式对于符合达西定律的二向均质、各向同性土体的渗流，当土体已完全固结时，其水头函数符合拉普拉斯方程式：【1】z：坐标位置高程q：自由面下降或上升时从自由边界流入或流出渗流场的单宽流量2.1.1计算断面。
关于渗流稳定和抗滑稳定参考文档
❖ 二、与渗流有关的堤坝破坏
从土坝的剖面看主要有以下几种破坏形式 1、双层地基，下部为砂层，上部为弱透水、透水值相差10倍时（粘土
、壤土、粉壤土或淤泥质土），砂层中的承压水顶穿表层弱透水层， 在坝下淤坡脚处发生局部集中渗流形成流土、泉涌现象，并沿砂层向 上游发展成连通的管道，当管道失去拱效应，坝将产生沉陷、裂隙并 下沉而破坏，当上游铺盖存有裂隙坍塌及临水面河水淘、冲刷时将加 速破坏。 2、背水坡脚大面积发生小泉涌的砂沸现象，造成坡脚土软化或受浮托 力的作用失去或减少支承力而引起大的滑动。发生砂沸、土软化的水 可以是坝基承压水，也可以是沉表层弱透水层深层粉土，粉细砂渗的 表层小，还可以是坝体渗水造成背水坡软化从而在浸润线出渗点以下 的局部滑坡。 3、坝本身或地基渗流，在出口处管涌开始逐渐将细颗粒带走，直至坡 面破坏。如出渗点处的颗粒，首先被冲蚀沉坡面向下移动推理，坡脚 ，逐渐在坡面形成局部凹陷和小沟，或沉基的岩石接触面，坝体较薄 透水层，以及沉输水管外壁，按蚀面等形成集中渗流通道，造成冲蚀 破坏。
8、波浪冲刷坡面，土体被淘刷使坡面破坏。
❖ 三、坝破坏形成分类（主要由渗流引起的破坏）
1、个别部位的集中渗流冲刷、顶托，它总是沿渗流阻力相对较小的薄 弱环节发生，管涌、流土、接触冲刷、接触流失。
2、整个渗流场范围内的滑坡，通常计算边坡稳定时，考虑或不考虑渗 流作用对边坡稳定影响较大。要求必须考虑。
关于渗流稳定和抗滑稳定
内容提要
1 渗流控制 2 关于渗流比降的几个问题 3 为排渗减压设计、地勘应作的工作安排 4 抗滑稳定中的有关问题 5 抗剪强度取值方法
山东省水利勘测设计院SDSS
一、渗 流 及 控 制
确定抗渗允许比降，计算实际产生的渗透比 降，分析坝体内部及下游出逸段渗透稳定及相应 保护措施、反滤、压重。
渗流监测设施的布置要求[工程类精品文档]
渗流监测设施的布置要求[工程类精品文档]本文内容极具参考价值,如若有用,请打赏支持,谢谢!【学员问题】渗流监测设施的布置要求？【解答】1、应根据工程规模、坝基地质条件和渗流控制工程措施等布置纵向监测断面和横向监测断面，设纵向监测断面可设1～2个，横向监测断面宜不少于3个，可用测压管或渗压计监测坝基扬压力。
、纵向监测断面宜布置在第一道排水幕线上。
每个坝段宜布置1个测点。
地质条件复杂坝段，宜适当增加测点数量。
、横向监测断面宜选择在最高坝段、岸坡坝段及地质构造复杂的谷岸台地坝段布置。
横向监测断面间距为50～100m，坝基地质条件简单地区，可加大间距。
每个监测断面布置的测点数量不少于3个。
必要时应在防渗帷幕前布置测点。
有下游防渗帷幕时，应在其上游侧布置测点；2、坝基深部渗透压力监测，可根据坝基地质条件及存在的主要地质缺陷，应有针对性地布置测压管或渗压计。
遇大断层或强透水带时，应沿可能的渗流方向布置测点；3、坝体渗透压力的监测，宜在上游坝面至坝体排水管之间，沿坝体两相邻排水管中间，顺水流方向于水平施工缝和上、下两层水平施工缝中间的坝体混凝土中，各布置一排渗压计，监测水平施工缝和坝体混凝土的渗透压力；4、绕坝渗流监测，在两岸坝肩的防渗帷幕后，沿流线方向可布置2～3个监测断面。
每个监测断面不少于3个测点。
测压管孔深应达强透水层，并深入到筑坝前地下水位线以下。
必要时，应在防渗帷幕前布置少量测点；5、渗漏量监测，宜在坝基廊道的排水沟上分段布设量水堰，分别监测坝基、坝体及河床和两岸的渗漏水量。
坝体混凝土缺陷、冷缝和裂缝的漏水量较大时，应设法集中后用容积法量测。
漏水量较大的排水孔，宜采用容积法单孔量测；6、水质分析，应选择有代表性的排水孔或绕坝渗流监测孔，定期取水样进行水质分析，并与库水水质进行比较，若发现有析出物或有侵蚀性的水流出时，应取样进行全分析。
以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成，供参考，如有问题请及时沟通、指正。
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题目
一条通航运河，其断面近似于矩形，平均河宽为50m， 河中水流作均匀流时水深为2.2m,平均航速为0.6m/s，运河 出口与某湖泊相连，假设从某时刻开始湖泊水位以0.5 m/h 的 速度升高在忽略运河底坡度及水流摩阻力影响的情况下， 试求： （1）距湖泊1.5Km远的 运河A断面水位抬高0.3 m 所需时间。 （2）据湖泊3Km远的运 河B断面水位也抬高0.3 m 又需多少时间 ？
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解题步骤
'' '' 2(z u z ) 据能量方程 Q K 各个流段假设一系列 S Z c , c ...... 在一个水位 时，假设 Zu c1 Z D ,D ...... u 1 2 1 2 列表计算，并绘出每一流段的能量方程曲线图。即 Z ~ Q 曲线图。
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解题步骤
h0 . 3 t 0 . 6 ( h ) 2 1 6 0 ( s ) v v 2 v 2 v 0 w 0 w o u 0 . 5 波峰传播速度
d s () v 2 v 3 v v 2 g h 3 g h 0 w 0 w 0 0 2 1 6 0 s t 0 d t
~Q ( 六)计算其它时段的 Zd d
把第一时段得出的水位流量作为初始条件,同上可 Q 得第二时段的Z d和 ,注意第二边界要向下游推移 , d 其它时段计算类似于第一时段.
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渗流
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1
基本概念
MF2SC104023.PPT
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2
题目
扼要写出瞬态图解法解题的主要步骤和计算式。
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解题步骤
答：瞬态图解法解题的主要步骤是： （一） 收集整理资料，划分计算流段与时段。 （1）绘出产生非恒定流前恒定流时的河道纵断面，标出水 位及底高程。 （2） 划分流段，确定每一流段距离和每一流段的糙率 n 和底坡 i等。 （3）绘制每一段的平均水位 Z 和平均流量模数 及平 K 均水体积 V 的关系曲线，即绘 Z ~ 和 关系曲线。 K Z~V
0 . 6 2 9 . 8 2 . 2 3 9 . 8 ( 2 . 2 0 . 3 ) 4 . 9 6 ( m / s )
A断面位置
S 1 . 5 K M 1 5 0 0 ( m ) A
S 1 5 0 0 A t t 2 1 6 0 2 4 6 2 ( s ) 0 . 6 8 ( h ) A 0 d s 4 . 9 6 ( ) 0 d tt
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解题步骤
解：渠末断面0~0为起始断面，沿渠上游为正，在初时刻为 均匀流，流量为Q o Q A b h v 5 0 2 . 2 0 . 6 6 6 m / s o 0 0B 0 0
0 .6 m /s 流动方向与所设坐标 s方向相反故 v 0
d s () v g h 0 . 69 . 8 2 . 2 4 . 0 4 ( m / s ) t 0 0 0 d t
( v2 v )0 均匀流中 i J 如略去底坡则 i 0 ∴ d w f
2 v v 2 v v 2vw 0 即 v w 0 w 0
已知能量方程的 Z 查出 u
Q，绘出连续性方程得对应 u
交点 Q 如一流段计算出二流段 ,Z
Q d ， Z d，绘出二流段
的可能解曲线。其他流段同二流段一样列表计算绘制。
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解题步骤
（五）流程联解过程
~Q Zd 计算时段 t最末一流段的下游面 d曲线 , Qd Z d 与第二边界条件交点A就是唯一解的 和 过A作竖线和平行线就可以确定各断面的水平和流量。
（2）连续性方程曲线的计算及绘制。 ' ' ' Q Q V V d a其中 ' u , , 据连续性方程 Q Qu 2 t t 该方程是直线方程。设两点 Z 据 Z ~曲线查得 算出 V V
Q 绘出 Z曲线绘在对应流段的能量方程图上。（注意 ~Q Q u Z u 对应 ）
2 Z Z Z d u,
和 Q d Q d __Z d关系曲线。 解曲线 Z u __
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解题步骤
（2）其他流段的可能解值：根据第一流段下游水位流量是
第二流段上游水位流量，即 ( Z ~ Q ) ( Z ~ Q ) d d 1 u u 2
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解题步骤
（四）计算和绘制各流段的可能曲线 （1） 第一流段的可能解值：在第一流段中连续性方程与
Z 值按 能量曲线方程交点，Z，Q和 ， Q u
2 ， ，分析选择后绘出可能 Z d Q d Q Q计算得 Q d u
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4
解题步骤
（二）确定初始条件和边界条件 （1）初始条件：恒定流时各流段水位流量关系曲线。 （2）边界条件：第一边界条件，上游第一断面洪水流 量和时间关系曲线，即洪水过程线。 第二边界条件，计算时段末波传到最后一个下游 段面的水流关系曲线即 Z~Q曲线。 （三）计算绘制各流段平均水位流量关系曲线即 Z '' ~ Q '' 曲线。 （1）能量方程曲线的计算及绘制。