4、第四章 液体的流动规律与表面现象
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《工程流体力学》第四章 流动损失
只有当惯性力（升力或沉力）的作用比粘性阻力作用大到 一定程度时，旋涡才可能迁移、掺混和发展，使层流变为 紊流。
层流受到扰动后 主导作用：粘性稳定作用 粘性稳定作用：使扰动衰减下来 流动：变为层流 主导作用：惯性扰动作用 粘性作用：无法使扰动衰减下来 流动：变为紊流
雷诺数正是反映了惯性力和粘性力的对比关系， 能判别流态。
在波峰上侧断面受压缩，流动截面积A变小，流速V增加， 压强p变小 在波峰下侧与上侧相反，A增加，V变小，p增加
在波谷上侧断面，A增加，V变小，p增加 在波谷下侧断面，A变小， V增加，p变小
结果出现由波谷指向波峰的两种压差Dp，Dp’
其中Dp使波动弯曲加剧，波幅增大； 而Dp’大到一定程度后，使流线两侧产生从波谷向另一波 峰流动的二次流，其作用是使波谷处受吸力，波峰处有惯 性力。
2、运动参数的时均值： 时均流速V：某点瞬时速度V在足够长时间段内的平均值
流速脉动－>切应力、压强也产生脉动 如，对压强同样有：
对时均流动和脉动流动分别进行研究。
定常紊流流动：对时均流动，时均速度和时均压强不随时 间而变的紊流流动。 有关定常流动规律，如连续方程、伯努利方程等都可用。
但紊流中还要考虑脉动影响 脉动－>横向掺混－>各流层间质量、动量、热量和悬浮 含量的分布大大平均化 动量交换－>紊流阻力大大增加 紊流脉动速度时均值：0 在工程上采用紊流度概念：表示紊流随机性质
Q流速高于VK的流动状态：极不稳定，稍有扰动，就转变 为紊流，对实际工程来说，总是有扰动的。 上临界速度对工程实际没有意义，而下临界速度就成为 判断流态的界限。 下临界速度也被称为临界速度。
雷诺实验还揭示了不同流动状态下流动损失规律。 不同流速下截面1到截面2的流动损失hw：画在对数坐标上
层流受到扰动后 主导作用：粘性稳定作用 粘性稳定作用：使扰动衰减下来 流动：变为层流 主导作用：惯性扰动作用 粘性作用：无法使扰动衰减下来 流动：变为紊流
雷诺数正是反映了惯性力和粘性力的对比关系， 能判别流态。
在波峰上侧断面受压缩，流动截面积A变小，流速V增加， 压强p变小 在波峰下侧与上侧相反，A增加，V变小，p增加
在波谷上侧断面，A增加，V变小，p增加 在波谷下侧断面，A变小， V增加，p变小
结果出现由波谷指向波峰的两种压差Dp，Dp’
其中Dp使波动弯曲加剧，波幅增大； 而Dp’大到一定程度后，使流线两侧产生从波谷向另一波 峰流动的二次流，其作用是使波谷处受吸力，波峰处有惯 性力。
2、运动参数的时均值： 时均流速V：某点瞬时速度V在足够长时间段内的平均值
流速脉动－>切应力、压强也产生脉动 如，对压强同样有：
对时均流动和脉动流动分别进行研究。
定常紊流流动：对时均流动，时均速度和时均压强不随时 间而变的紊流流动。 有关定常流动规律，如连续方程、伯努利方程等都可用。
但紊流中还要考虑脉动影响 脉动－>横向掺混－>各流层间质量、动量、热量和悬浮 含量的分布大大平均化 动量交换－>紊流阻力大大增加 紊流脉动速度时均值：0 在工程上采用紊流度概念：表示紊流随机性质
Q流速高于VK的流动状态：极不稳定，稍有扰动，就转变 为紊流，对实际工程来说，总是有扰动的。 上临界速度对工程实际没有意义，而下临界速度就成为 判断流态的界限。 下临界速度也被称为临界速度。
雷诺实验还揭示了不同流动状态下流动损失规律。 不同流速下截面1到截面2的流动损失hw：画在对数坐标上
液体表面现象
15
§5.2 表面吸附和表面活性物质
•表面吸附和表面活性物质
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2019/4/11
16
1、表面吸附原理： Ⅰ Ⅱ
f1 f2 f12
液滴Ⅰ浮在另一种液体Ⅱ的表面上 第Ⅰ种液体的表面张力系数 1 ；
设： 第Ⅱ种液体的表面张力系数 2 ；
两种液体相接触的表面上表面张力系数 12 。
f
f
P
由于液面的附加压强的存在，且总是指向弯曲液面凹面， 所以一般有： 即： P P 凹 P 凸P s 凹 P 凸
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2019/4/11 22
3、球形液面的附加压强（内外压强差）： 设有一弯曲液面呈球面， 在球面上截取一小部分S，球 的半径为R，液面的表面张力 系数为 ，则： 当液面平衡时，液体内 部必定会产生一与附加压强 相平衡的压强P，设单位长 度分界线上的张力为T.即：
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2019/4/11 12
解:一个大的油滴在等温地散布成大量的小油滴时， 能量仅消耗在形成增加的表面积上，即作功全部转 化为小油滴的表面能，易知作功为:
A S
式中是增加的表面积。设n是个小油滴的数目，R是 大油滴的半径，则
S 4 (nr R )
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2019/4/11
10
3）表面张力系数与表面能的关系： 若 F 将金属丝向右拖动 Δx 的距离： 液面面积增加：
A B B
S 2 L x
作功：
L
D
2L
Δx
F
C C
W F x
液体的表面现象
• （二）速度不共线时 • 应将vo和vs 在连线上的分量带入。 • 靠近时取正,离开时取负。
o cos s cos
（三）医学应用
多普勒血流仪
多普勒流量计示意图
（四）红移现象
• 光是电磁波，当光源远离观察者时，接受 到的光波频率比其固有频率低，即向红端 偏移，这种现象“红移”。 • “紫移” • 哈勃发现：来自外星系的光谱呈现某种系 统性的红移，表明星系正在远离我们而去-----宇宙膨胀
二、超声的作用
1、机械作用 2、空化作用 3、热作用
4、可用于细胞和亚细胞水平的研究。 5、可以分裂各种多糖、单糖和核酸等。 6、化学作用和生物作用。
电子猫（电猫）：能象猫那样眨 眼和发威，并发出特殊的超声脉 冲，刺激老鼠、蟑螂的神经，使 其无法忍受而逃离。
三、超声波的产生与探测
1、发生器的组成：高频脉冲发 生器和压电式换能器。 2、压电效应：
5、彩色多普勒血流成像仪(彩超) 二维血流成像技术。 用一高速相控制扫描探头进行平面扫 查，实现解剖结构与血流状态两种显像。 用于诊断心脏病。
表面张力系数均匀 肺泡合并，表面积减少
3、表面张力对呼吸的影响 （1）表面张力是肺泡收缩、排出气体的
主要动力。 太大: 肺泡萎缩，类似气胸。 太小: 呼气困难，类似肺气肿。 均匀
（2）表面活性物
质对附加压强的
调节作用是肺泡 正常行使功能的
保证。
三、毛细现象(Capillarity)
1、概念：将毛细管插入液体中，液面在 毛细管中升高或降低的现象。
（五）运动目标监控
• NMD
二、冲击波(Shock wave)
• 波源运动速度大于波的传播速度。 • Sinα=1/M M称为马赫数 • 锥面是受扰动的介质和没有受扰动的分界 面。 • 声暴 • 声波不是冲击波 • 切科连夫辐射
《工程流体力学》第四章 流动损失
1、运动参数的脉动： 紊流特征：旋涡结构 紊流运动：旋涡迁移掺混的随机运动
精密测速仪测定流场中M点瞬时速度：随机变化曲线 运动参数的脉动（脉动现象）：在足够长时段T内，随机 值具有围绕某一“平均值”而上下变动的现象
紊流脉动：各空间点的速度、压强等物理量，随时间围 绕某一“平均值”作不规则变化的流动现象。
(b)继续开大阀门C：B管中流速增大，有色液体的流动并 无变化，仍为层流。
当B管中平均流速达到某一值时，层流开始转变紊流 —— 临界状态(临界区)。
临界状态：流束发生动荡、分散、个别地方出现中断。
(c)再稍开大阀门C：B管中流速超过临界值VK’，则有色 液体不再呈现流束动荡和分散中断，而破碎掺混变成一种 紊乱的流动状态，有色流体质点布满B管中—紊流。
管中水流为紊流。
(2)保持层流的最大流速就是临界流速：
流态分析：
层流：各流层互不掺混，只有粘性引起的各流层间的滑动 摩擦阻力。
紊流：许多大大小小的涡体动荡于各流层间，有粘性阻力， 惯性阻力。（由质点掺混，互相碰撞所引起的）
紊流阻力>>层流阻力
层流到紊流的转变过程：
假设流体原来作直线层流运动，由于某种原因干扰，流层 发生波动。
水力半径：截面面积A与流体湿周长c之比 水力半径表征截面的流通能力： A增加，c变小，则流体流通能力增加。
几种断面的水力半径：
当量直径de：当非圆管的水力半径 = 圆管的水力半径时， 这时圆管的直径就是非圆管的当量直径。 如当非圆管的水力半径R = 圆管的水力半径d/4时， 则圆管的直径d = 4R为非圆管的当量直径de。
上临界速度VK’不稳定：受试验设备，周围环境影响很大 (1)当管壁光滑，入口平滑，周围干扰较小时：VK’可达到 较高值。即速度较大时，层流才转变为紊流 (2)当管壁粗糙，周围干扰较大时， VK’可达到的值较小。 即速度较小时，层流就转变为紊流
4液体的流动规律与表面现象
五、液体流速与压强的关系
手握两张纸，让纸自然下垂， 在两张纸中间向下吹气,猜想两 张纸将怎样运动。
结论：在气体中，流速大 的地方，压强小；
流速小的地方，压强大。
一次海难
1912年秋天，远洋航轮 “奥林匹克”号与铁甲巡洋 舰同向航行，但是当二船平 行的时候，突然小船竟然扭 头几乎笔直地向大船冲来， 结果小船把“奥林匹克”的 船舷撞了一个大洞。
三、 流量 单位时间内通过某一横截面的液体的体积。
Q sv
四、连续性原理
• 条件：稳定流动,不可压缩。
s1v1 s2v2
对于不可压缩的液体来说，在同一管中稳定流动时，任 意一处横截面积和该处液体流速的乘积是一个恒量。这一 结论叫作液体的连续性原理。
v 1 / v 2 s2 /s 1
上式表明，不可压缩的液体稳定流动时，同一管子中 的流速和管子的截面积成反比。
第一节 理想液体的流动
物态： 物体根据存在的形态分为固态、液态和气态。
流体： 气体与液体没有一定的形状,各部分之
间极易发生相对运动,具有流动性,因而被 统称为流体。
流体的运动广泛存在于我们的周围及生 命体内.掌握流体的运动规律,有助于理解日 常生活中发生在身边的流体运动现象,深入 研究人体的血液循环、呼吸过程以及相关的 医疗仪器设备。本章主要讲解液体。
1、黏滞性
液体层流时，相邻两层间有相对运动，速度大的一层 给速度小的一层以拉力，速度小的一层给速度大的一层以 阻力，这一对力叫作内摩擦力。由于内摩擦力的存在而使 液体内部各部分之间具有相互牵制的性质，叫作液体的黏 滞性。
黏度是表示液体黏滞性大小的物理量。它的值的大小 取决于液体的种类和温度。不同的液体，黏度不同；而同 一种液体的黏度一般随温度的升高而减小。比如沥青、花 生油等，温度低黏度大，温度高黏度小。见P49表4---1
第4章 气-液与液-液界面讲解
f
P
P P0
俯 视 图
35
2. 液面弯曲 1) 凸液面时， △S 周界上表 面张力沿切线方向，合力指 向液面内， △ S 好象紧压在 液体上，使液体受一附加压 强 Ps ，平衡时，液面下液体 的压强：
P0 P
△ S S
f
f f
P P
Pss
附加压力示意图
p p + p
0
s
36
2）凹液面时，△S 周界上 表面张力的合力指向外部， △ S 好象被拉出，液面内 部压强小于外部压强，平 衡时，液面下压强：
21
从分子间的相互作用来看，增加液体表面所作
的功就是将分子由液体内部移至表面所需之功，是为了 克服周围分子的吸引而引起的 。由此可见， 表面张
力也是分子间吸引力的一种量度。 由分子运动论，温度升高，分子动能增加。 结果： a）气相中的分子密度增加 b）液相中分子间距离增大 这两种效应皆使
γ 降低，即表面张力总是随温
界面现象的本质
最简单的例子是液体及其蒸气组成的表面。
在液体内部，分子受周围邻居分子的吸引平 均说来是对称的；但在液体表面，分子只受到液 相分子的吸引，因为气相中分子的密度很小，其 对液体表面分子的吸引可以忽略。
气相
液相
结果，表面的分子总是 尽力向液体内部挤，从而使 液体表面有张力、有自动收 缩的倾向。
A F
B
19
表面自由能(Surface Free Energy)
从另一角度来看，设肥皂水膜处于平衡状态， 现在增加一无限小的力于AB，以使其向下移动 dx 距离。这样消耗的能量 (力×距离) 使膜的面积增 加了dA=2l· dx。因此，对体系所作的功是：
W Fdx 2ldx dA
第四章 表面张力与润湿作用
a
13
净吸力
表面分子受到垂直于液体
表面、指向液体内部的“
合吸力”——净吸力。
净吸力使得液体表面的分
子有拉入液体内部的倾向
。若液体分子从液体相
移到表面，必须有较高
的能量，以克服此力的
作用。
a
14
表面张力和表面自由能
表面张力是指在液面上垂直作用于液体表面
上单位长度直线上的使表面积收缩的力，力
的方向是与该直线垂直并与液面相切。
润湿作用按接触角的不同可以分为
四种情况：
完全不润湿
完全润湿
不润湿
部分润湿
a
57
液体
空气 液体
空气
空气
空气
固体
固体
固体
固体
θ=180°完全不润湿
液体
液体
θ=0 完全润湿
空气空气
液体液体
固体
固体
空气
空气 液体
液体
固体
固体
θ ＞90不润湿
θ ＜90部分润湿
a
58
γlg
γsg
γs
l
γlg
γsg
杨氏方程
非极性液体分子间只有van der Waals 力，表
面张力小
a
25
温度的影响
由于温度使得分子热运动加剧，分子间引力减
弱，表面张力多随温度升高而减小。（随着水
体系温度的提高，水分子间的氢键减弱）
a
26
压力的影响
从气液两相密度差和净吸力考虑，气相压力对
表面张力有一定的影响——一般情况表面张力
随压力的增大而减小。
（电动势（或电势） ）
13
净吸力
表面分子受到垂直于液体
表面、指向液体内部的“
合吸力”——净吸力。
净吸力使得液体表面的分
子有拉入液体内部的倾向
。若液体分子从液体相
移到表面，必须有较高
的能量，以克服此力的
作用。
a
14
表面张力和表面自由能
表面张力是指在液面上垂直作用于液体表面
上单位长度直线上的使表面积收缩的力，力
的方向是与该直线垂直并与液面相切。
润湿作用按接触角的不同可以分为
四种情况：
完全不润湿
完全润湿
不润湿
部分润湿
a
57
液体
空气 液体
空气
空气
空气
固体
固体
固体
固体
θ=180°完全不润湿
液体
液体
θ=0 完全润湿
空气空气
液体液体
固体
固体
空气
空气 液体
液体
固体
固体
θ ＞90不润湿
θ ＜90部分润湿
a
58
γlg
γsg
γs
l
γlg
γsg
杨氏方程
非极性液体分子间只有van der Waals 力，表
面张力小
a
25
温度的影响
由于温度使得分子热运动加剧，分子间引力减
弱，表面张力多随温度升高而减小。（随着水
体系温度的提高，水分子间的氢键减弱）
a
26
压力的影响
从气液两相密度差和净吸力考虑，气相压力对
表面张力有一定的影响——一般情况表面张力
随压力的增大而减小。
（电动势（或电势） ）
第四章 层流流动与湍流流动
第四章层流流动及湍流流动由于实际流体有粘性，在流动时呈现两种不同的流动形态：层流流动及湍流流动，并在流动过程中产生阻力。
对可压缩流体，阻力使流体受压缩。
对不可压缩流体，阻力使流体的一部分机械能转化为热能散失，这个转变过程不可逆。
散失的热量称为能量损失。
单位质量（或单位体积）流体的能量损失，称为水头损失（或压力损失），并以h w（或Δp）表示。
本章首先讨论流体的流动状态，再对粘性流体在两种流动状态下的能量损失进行分析。
第一节流动状态及阻力分类一、流体的流动状态1．雷诺试验：1882年雷诺作了如教材45页图4-1所示的流体流动形态试验。
试验装置：在圆管的中心用细玻璃管向圆管的水流中引入红色液体的细流。
试验情况：（1）当水的流速较小时（图4-1a），红色液体细流不与周围水混和，自己保持直线形状与水一起向前流动。
（2）如把水的流速逐渐增大，至一定程度时，红色细流便开始上下振荡，呈波浪形弯曲（如图4-1b）。
（3）当再把水流速度增大，红色细流的振荡加剧，至水的流速增大至某一速度后，圆管中红色细流消失，红色液体混入整个圆管的水中（如图4-1c）。
试验的三种不同状况说明：（1）对（图4-1a）所示，表明水的质点只有向前流动的位移，没有垂直水流方向的移动，即各层水的质点不相互混和，都是平行地移动的，这种流动称为层流；（2）对（图4-1b）所示，说明流动的水质点已开始有垂直水流方向的位移，离开圆管轴线较远的部位水的质点仍保持平行流动的状态；（3）对（图4-1c）所示，说明流动中水的质点运动已变得杂乱无章，各层水相互干扰，这种流动形态称为紊流或湍流。
2．雷诺数：流体之所以出现不同的流动形态，主要由流体质点流动时其本身所具有的惯性力和所受的粘性力的数值比例决定。
惯性力相对较大时，流体趋向于作紊流式的流动；粘性力则起限制流体质点作纵向脉动的作用，遏止紊流的出现。
雷诺根据此原理提出了一个判定流体流动状态的无量纲参数——雷诺数（Re）：对在圆管中流动的流体而言，雷诺数的表现形式为v：圆管内流体的平均流速（m/s）；ε：动力粘度（Pa·s）。
医用物理习题解答
习题二2-4 一个谐振子在0=t 时位于离平衡位置6cm 处，速度为0，振动的周期2S ，求简谐运动的位移及速度表达式。
解：由题意可知：26,2,A T S Tπωπ==== 所以()()cos 6cos A t t χωϕπϕ=+=+0t =时，6χ=，则cos 1ϕ=，所以 2,0,1,2k k ϕπ==⋅⋅⋅()()6cos 26cos t k t χπππ∴=+= cm ()6sin d v t dtχππ==- cm/s2-5 一音叉的端点以1mm 的振幅，380Hz 的频率做简谐运动。
求端点的最大速度。
解：由题意可知：()()1,38027600.001cos 7600.76sin 760A mm f Hzf t d v t dtωππχπϕχππϕ====∴=+==-+当()sin 7601t πϕ+=±时，端点的速度均为最大0.76 2.3864/v m s π=±=±2-7 一个 0.5kg 的物体做周期为 0.5s 的简谐运动，它的能量为5J ，求： ① 振幅；②最大速度；③最大加速度。
解：（1）由题意可知：22220.5,416520.362T s TK m mKA E A mπωπωππ=======∴=≈Q（2）当能量全部转化为动能时，速度最大21524.47/E mvv m s===≈（3）()()()2max0.36cos41.44sin456.84cos456.84/tdv tdtdva tdta m sχπϕχππϕπϕ=+==-+==-+∴=2-9 有一劲度系数为32.0 N/m 的轻质弹簧, 放置在光滑的水平面上，其一端被固定, 另一端系一质量为500g的物体。
将物体沿弹簧长度方向拉伸至距平衡位置10.0cm 处，然后将物体由静止释放, 物体将在水平面上沿一条直线作简谐振动。
分别写出振动的位移、速度和加速度与时间的关系。
解：由()()()()()2232.0/,0.564,80.1cos80,0.1cos1,2,0,1,20.1cos820.1cos80.8sin8/6.4cos8/K N m m kgKmttk kt k t mdv t m sdtdva t m sdtωωχϕχϕϕπχπχ====∴=∴=+==∴===⋅⋅⋅∴=+===-==-QQ习题三3．有一列平面简谐波沿x轴正方向传播，坐标原点按()cosy A tωϕ=+的规律振动。
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全，这些都是导致心悸气短的症状。
心悸气短：高血压会导致心肌肥厚、心脏扩大、心肌梗死、心功能不
失眠：多为入睡困难、早醒、睡眠不踏实、易做噩梦、易惊醒。这与大 肢体麻木：常见手指、脚趾麻木或皮肤如蚁行感，手指不灵活。身体
脑皮质功能紊乱及自主神经功能失调有关。
其他部位也可能出现麻木，还可能感觉异常，甚至半身不遂。
特点：湍流区别于层流的特性之一是它能发出声音，医生 利用听诊器可以辨别血流是否正常，从而判别心脏疾病。
动脉粥样硬化病变好发于动脉分支、弯曲部位，因为 血液在这些部位容易发生湍流。
二、泊肃叶公式
黏滞液体在管中层流时，流量与管两 端的压强差、管半径的四次方成正比，与 管长、液体的黏度成反比。这个规律是法 国医生泊肃叶通过实验得出的，所以称为 泊肃叶公式，也叫泊肃叶定律。 泊肃叶公式
三、 流量 单位时间内通过某一横截面的液体的体积。
Q sv
四、连续性原理 • 条件：稳定流动,不可压缩。
s1 v1 s2 v2
对于不可压缩的液体来说，在同一管中稳定流动时，任 意一处横截面积和该处液体流速的乘积是一个恒量。这一 结论叫作液体的连续性原理。
v 1 / v 2 s2 /s 1
2、湍流
黏滞性液体在流速不大时，是分层流动的，各层 相对滑动而不相混合。当液体的流速超过一定程度时， 分层流动的状态将被破坏，形成紊乱的流动状态，甚 至形成涡流，并发出声音，这种流动称为湍流，又称 乱流、扰流、紊流。
水中的层流
水中的湍流
香烟烟雾(从层流变到湍流)
湍流的发生还与管道光滑程度、形状、弯曲程度 等有关：转弯、分支处易发生湍流。
第三节 血液的流动
学习目标： 1、理解血液的流速、血压在各段血管中的分布。 2、掌握水银血压计的构造、测压原理和使用方法。
血液流动的特殊性： 血液由血浆和悬浮在其中的比任 何分子都大得多的血细胞组成，和一般 均匀性黏滞液体不同，血管壁是有弹性 的，而且受神经的控制可改变口径，此 外，血管的分支极多，所以人体血液流 动情况十分复杂。
上式表明，不可压缩的液体稳定流动时，同一管子中 的流速和管子的截面积成反比。
例题
血液循环系统
问题： 动脉、毛细血管血流速度大小如 何考虑？ 动脉、毛细 参考数据： 血管血流 ν动 =30cm/s ，ν毛=0.1cm/s 速度大小 主动脉截面 如何考虑 3cm2 ，毛细血管总截面900cm2 ？
因此，输液是针尖处药液的流速比 吊瓶中药液的流速大得多，毛细血管的 总截面积约为主动脉的200—400倍， 所以血液速度较慢。
πR 4 P Q 8ηL
P 8ηL Q 令 Rf 则 4 称为流阻， πR Rf 常用上式分析心输出量、血压和外周阻力之间的关系。
泊肃叶 (17991869) 法国生理学 家.
高血压的治疗：老年人血管往往硬化，流阻增大，所以 血压升高。可以服用扩张血管的药物，减小流阻，在Ｑ 不变的情况下，血压降低。
第一节
理想液体的流动
物态：
物体根据存在的形态分为固态、液态和气态。
流体：
气体与液体没有一定的形状,各部分之 间极易发生相对运动 , 具有流动性 , 因而被 统称为流体。 流体的运动广泛存在于我们的周围及生 命体内.掌握流体的运动规律,有助于理解日 常生活中发生在身边的流体运动现象 , 深入 研究人体的血液循环、呼吸过程以及相关的 医疗仪器设备。本章主要讲解液体。
血液在大动 脉中流速最 快，在毛细 血管内流速 最慢。为什 么 ？
30cm/s 速度
900cm2 5cm/s 速度 面积
3cm2 主动脉
1mm/s 毛细血管
18cm2 腔静脉
三、血液的压强
血压：血管内血液对血管壁的压强叫作血压。一般 指动脉血压。 收缩压:血压随着心室的收缩和舒张而发生规律性的变 化，当心脏收缩时，血液射入主动脉，此时动脉管壁所 受到的压力的最高值称为收缩压（也叫高压）。
5.其他 情绪激动、剧烈运动、疼痛、吸烟等均可导 致收缩压升高，舒张压一般无变化。此外，饮料、摄 盐过多、应用药物等对血压也有影响。
高血压水平的定义和分类
中国人平均正常血压参考值
年龄 1620 2125 115 73 110 71 2630 115 75 112 73 3135 117 78 114 74 3640 120 80 116 77 4145 124 81 122 78 4650 128 82 128 79 5155 134 84 134 80 5660 137 84 139 82 6165 148 86 145 83
五、液体流速与压强的关系
手握两张纸，让纸自然下垂， 在两张纸中间向下吹气,猜想两 张纸将怎样运动。
结论：在气体中，流速大 的地方，压强小； 流速小的地方，压强大。
一次海难
1912年秋天，远洋航轮 “奥林匹克”号与铁甲巡洋 舰同向航行，但是当二船平 行的时候，突然小船竟然扭 头几乎笔直地向大船冲来， 结果小船把“奥林匹克”的 船舷撞了一个大洞。
结论：在液体中，流速越大的地方，压强越小； 流速越小的地方，压强越大。
你知道吗？
1、在火车站或地铁站 的站台上，离站台边 缘１m左右的地方标有 一条安全线，乘客必 须站在安全线以外的 地方候车，
打气 小孔
小孔处空气流速快，压强小，容器里液 面上方的空气压强大，液体就沿着细管上升， 从管口流出后，受气流的冲击，被喷雾状。
实验：血压的测量
【目的】
1.判断血压有无异常；2.监测血压变化，间接了解循环系统 的功能状况；3.为诊断、治疗、护理和预防提供依据。
【准备】
1.测量者准备：衣帽整洁，修剪指甲，吸收，戴口罩。2.被 测者准备：了解测量血压的目的、注意事项及配合要点。测 量前15~30min无运动、吸烟、情绪变化等影响血压的因素。 3.用物准备 血压计、听诊器、记录本及笔。如汞柱式血压 计应检查玻璃管有无裂损，水银有无漏出，输气球与橡胶管 有无漏气。4.环境准备 安静、整洁，光线充足。
四、血压计
常见的血压计：汞柱式血压计、弹簧式血压计、电子 血压计。 测压计 输气球及调节空 气压力的阀门
袖带
（1）汞柱式血压计 由玻璃管、标尺、水银槽三部分组成。 血压计盒盖内壁上固定有一根玻璃管，管面上标有双刻度为 0~300mmHg（0~40kPa），每小格相当于2mmHg(0.5kPa), 玻璃管上端和大气相通，其下端和水银槽相通。水银槽内装 有水银，输气球送入空气后，水银由玻璃管底部上升，汞柱 上缘所指即为压力刻度。汞柱式血压计的优点是测得数值较 准确可靠，但较重且玻璃管易碎。 （2）表式血压计 外形似表，呈圆盘状，正面盘上标有刻度及 读数，盘中央有一指针，以指示血压数值。其优点是体积小， 便于携带，但应定期和汞柱式血压计校验。 （3）电子血压计 袖带内有一换能器，有自动采样微电脑控制 数字运算，自动放气程序，数秒钟内可得到血压数值。优点是 清晰直观，使用方便，也可排除测量者听觉不灵敏、噪音干扰 等造成的误差，但需定期校验。
可压缩性 液体的体积(或密度)随压强大小而变化 的性质,称为液体的可压缩性。例：水在10°C时增 加1atm体积减小1/20000加1atm 体积减小 1/20000 ,速度不同的层与层之间存 黏滞性 实际液体流动时 在阻碍相对运动的内摩擦力,液体的这种性质称为液 体的黏滞性.流速大的层给流速小的层以拉力,流速小 的层给流速大的层以阻力。甘油、糖浆、血液都具有 黏滞性。
一、血液的流动
为了讨论方便，我们将心血管的循环系统简化为如下模型： 心脏收缩时，心 脏内压强骤增，血液 流向动脉；心脏舒张 时，由于心脏内压强 降低，血液流回心脏。 血液总是由心脏到动 脉经毛细血管到静脉， 右心房 再回到心脏。 右心 室
肺循环
体循环
左心房 左心 室
二、血液的流速
根据Q=Sv，绘出人体血流速度分布图如下：
【操作步骤】
操作步骤及说明见P54---55
【注意事项】
1、排除影响血压的因素 ①袖带过宽使大段血管受压， 致搏动音在到达袖带下缘之前已消失，故测得血压值偏 低；袖带过窄测得的血压值偏高。②袖带过紧使血管在 未充气前已受压，测得血压值偏低；袖带过松使橡胶带 呈球状，以致有效测量面积变窄，导致测的血压值偏高。 ③肱动脉高于心脏水平，测的血压值偏低，肱动脉低于 心脏水平，测的血压值偏高。④视线低于汞柱，使血压 读数偏高；视线高于汞柱，使血压读数偏低。 2、发现血压异常或听不清时，应重新测量。重测时， 应先将袖带内空气驱尽，汞柱降至“0”点，稍待片刻后 在测量，一般连测2~3次，取其最低值，必要时可行双 侧肢体血压测量对照。
舒张压：当心脏舒张时，动脉管壁弹性回缩，此时动脉 管壁所受到的压力的最低值称为舒张压（也叫低压）。 脉压：收缩压与舒张压之差称为脉压（脉压=收缩压-舒张压） 通常我们测血压右侧与左侧的血压不一样，最高可相差 10毫米汞柱，最低相差不到5毫米汞柱。
（一）正常血压
收缩压：90~140mmHg（12.0~18.6kPa） 舒张压：60~90mmHg(8.0~12.0kPa)
脉压：30~40mmHg(4.0~5.3kPa)
平均动脉压：100mmHg(13.3kPa)左右
（1mmHg=0.133kPa 1kPa=7.5mmHg)
（二）异常血压
1.高血压 指正常状态下，成人收缩压≥140mmHg或舒 张压≥90mmHg（关于高血压的标准，目前采用的是 1999年世界卫生组织与国际高血压联盟制定的标准） 2.低血压 指正常状态下，成人收缩压低于90mmHg，舒 张压低于60mmHg，称为低血压。常见于失血、休克、 急性心力衰竭等病人。 3.脉压变化 （1）脉压增大 脉压超过40mmHg。常见于主动脉硬化、 主动脉瓣关闭不全、甲状腺功能亢进等。 （2）脉压减少 脉压低于30mmHg。常见于心包积液、 缩窄性心包炎、心力衰竭等。
（三）除病因外影响血压的因素
1.年龄 血压随年龄增加而逐渐增高，并以收缩压升高 更为显著。 2.昼夜与睡眠 凌晨血压最低，然后逐渐升高，到傍 晚血压最高，过度劳累和睡眠不佳时血压可偏高。
心悸气短：高血压会导致心肌肥厚、心脏扩大、心肌梗死、心功能不
失眠：多为入睡困难、早醒、睡眠不踏实、易做噩梦、易惊醒。这与大 肢体麻木：常见手指、脚趾麻木或皮肤如蚁行感，手指不灵活。身体
脑皮质功能紊乱及自主神经功能失调有关。
其他部位也可能出现麻木，还可能感觉异常，甚至半身不遂。
特点：湍流区别于层流的特性之一是它能发出声音，医生 利用听诊器可以辨别血流是否正常，从而判别心脏疾病。
动脉粥样硬化病变好发于动脉分支、弯曲部位，因为 血液在这些部位容易发生湍流。
二、泊肃叶公式
黏滞液体在管中层流时，流量与管两 端的压强差、管半径的四次方成正比，与 管长、液体的黏度成反比。这个规律是法 国医生泊肃叶通过实验得出的，所以称为 泊肃叶公式，也叫泊肃叶定律。 泊肃叶公式
三、 流量 单位时间内通过某一横截面的液体的体积。
Q sv
四、连续性原理 • 条件：稳定流动,不可压缩。
s1 v1 s2 v2
对于不可压缩的液体来说，在同一管中稳定流动时，任 意一处横截面积和该处液体流速的乘积是一个恒量。这一 结论叫作液体的连续性原理。
v 1 / v 2 s2 /s 1
2、湍流
黏滞性液体在流速不大时，是分层流动的，各层 相对滑动而不相混合。当液体的流速超过一定程度时， 分层流动的状态将被破坏，形成紊乱的流动状态，甚 至形成涡流，并发出声音，这种流动称为湍流，又称 乱流、扰流、紊流。
水中的层流
水中的湍流
香烟烟雾(从层流变到湍流)
湍流的发生还与管道光滑程度、形状、弯曲程度 等有关：转弯、分支处易发生湍流。
第三节 血液的流动
学习目标： 1、理解血液的流速、血压在各段血管中的分布。 2、掌握水银血压计的构造、测压原理和使用方法。
血液流动的特殊性： 血液由血浆和悬浮在其中的比任 何分子都大得多的血细胞组成，和一般 均匀性黏滞液体不同，血管壁是有弹性 的，而且受神经的控制可改变口径，此 外，血管的分支极多，所以人体血液流 动情况十分复杂。
上式表明，不可压缩的液体稳定流动时，同一管子中 的流速和管子的截面积成反比。
例题
血液循环系统
问题： 动脉、毛细血管血流速度大小如 何考虑？ 动脉、毛细 参考数据： 血管血流 ν动 =30cm/s ，ν毛=0.1cm/s 速度大小 主动脉截面 如何考虑 3cm2 ，毛细血管总截面900cm2 ？
因此，输液是针尖处药液的流速比 吊瓶中药液的流速大得多，毛细血管的 总截面积约为主动脉的200—400倍， 所以血液速度较慢。
πR 4 P Q 8ηL
P 8ηL Q 令 Rf 则 4 称为流阻， πR Rf 常用上式分析心输出量、血压和外周阻力之间的关系。
泊肃叶 (17991869) 法国生理学 家.
高血压的治疗：老年人血管往往硬化，流阻增大，所以 血压升高。可以服用扩张血管的药物，减小流阻，在Ｑ 不变的情况下，血压降低。
第一节
理想液体的流动
物态：
物体根据存在的形态分为固态、液态和气态。
流体：
气体与液体没有一定的形状,各部分之 间极易发生相对运动 , 具有流动性 , 因而被 统称为流体。 流体的运动广泛存在于我们的周围及生 命体内.掌握流体的运动规律,有助于理解日 常生活中发生在身边的流体运动现象 , 深入 研究人体的血液循环、呼吸过程以及相关的 医疗仪器设备。本章主要讲解液体。
血液在大动 脉中流速最 快，在毛细 血管内流速 最慢。为什 么 ？
30cm/s 速度
900cm2 5cm/s 速度 面积
3cm2 主动脉
1mm/s 毛细血管
18cm2 腔静脉
三、血液的压强
血压：血管内血液对血管壁的压强叫作血压。一般 指动脉血压。 收缩压:血压随着心室的收缩和舒张而发生规律性的变 化，当心脏收缩时，血液射入主动脉，此时动脉管壁所 受到的压力的最高值称为收缩压（也叫高压）。
5.其他 情绪激动、剧烈运动、疼痛、吸烟等均可导 致收缩压升高，舒张压一般无变化。此外，饮料、摄 盐过多、应用药物等对血压也有影响。
高血压水平的定义和分类
中国人平均正常血压参考值
年龄 1620 2125 115 73 110 71 2630 115 75 112 73 3135 117 78 114 74 3640 120 80 116 77 4145 124 81 122 78 4650 128 82 128 79 5155 134 84 134 80 5660 137 84 139 82 6165 148 86 145 83
五、液体流速与压强的关系
手握两张纸，让纸自然下垂， 在两张纸中间向下吹气,猜想两 张纸将怎样运动。
结论：在气体中，流速大 的地方，压强小； 流速小的地方，压强大。
一次海难
1912年秋天，远洋航轮 “奥林匹克”号与铁甲巡洋 舰同向航行，但是当二船平 行的时候，突然小船竟然扭 头几乎笔直地向大船冲来， 结果小船把“奥林匹克”的 船舷撞了一个大洞。
结论：在液体中，流速越大的地方，压强越小； 流速越小的地方，压强越大。
你知道吗？
1、在火车站或地铁站 的站台上，离站台边 缘１m左右的地方标有 一条安全线，乘客必 须站在安全线以外的 地方候车，
打气 小孔
小孔处空气流速快，压强小，容器里液 面上方的空气压强大，液体就沿着细管上升， 从管口流出后，受气流的冲击，被喷雾状。
实验：血压的测量
【目的】
1.判断血压有无异常；2.监测血压变化，间接了解循环系统 的功能状况；3.为诊断、治疗、护理和预防提供依据。
【准备】
1.测量者准备：衣帽整洁，修剪指甲，吸收，戴口罩。2.被 测者准备：了解测量血压的目的、注意事项及配合要点。测 量前15~30min无运动、吸烟、情绪变化等影响血压的因素。 3.用物准备 血压计、听诊器、记录本及笔。如汞柱式血压 计应检查玻璃管有无裂损，水银有无漏出，输气球与橡胶管 有无漏气。4.环境准备 安静、整洁，光线充足。
四、血压计
常见的血压计：汞柱式血压计、弹簧式血压计、电子 血压计。 测压计 输气球及调节空 气压力的阀门
袖带
（1）汞柱式血压计 由玻璃管、标尺、水银槽三部分组成。 血压计盒盖内壁上固定有一根玻璃管，管面上标有双刻度为 0~300mmHg（0~40kPa），每小格相当于2mmHg(0.5kPa), 玻璃管上端和大气相通，其下端和水银槽相通。水银槽内装 有水银，输气球送入空气后，水银由玻璃管底部上升，汞柱 上缘所指即为压力刻度。汞柱式血压计的优点是测得数值较 准确可靠，但较重且玻璃管易碎。 （2）表式血压计 外形似表，呈圆盘状，正面盘上标有刻度及 读数，盘中央有一指针，以指示血压数值。其优点是体积小， 便于携带，但应定期和汞柱式血压计校验。 （3）电子血压计 袖带内有一换能器，有自动采样微电脑控制 数字运算，自动放气程序，数秒钟内可得到血压数值。优点是 清晰直观，使用方便，也可排除测量者听觉不灵敏、噪音干扰 等造成的误差，但需定期校验。
可压缩性 液体的体积(或密度)随压强大小而变化 的性质,称为液体的可压缩性。例：水在10°C时增 加1atm体积减小1/20000加1atm 体积减小 1/20000 ,速度不同的层与层之间存 黏滞性 实际液体流动时 在阻碍相对运动的内摩擦力,液体的这种性质称为液 体的黏滞性.流速大的层给流速小的层以拉力,流速小 的层给流速大的层以阻力。甘油、糖浆、血液都具有 黏滞性。
一、血液的流动
为了讨论方便，我们将心血管的循环系统简化为如下模型： 心脏收缩时，心 脏内压强骤增，血液 流向动脉；心脏舒张 时，由于心脏内压强 降低，血液流回心脏。 血液总是由心脏到动 脉经毛细血管到静脉， 右心房 再回到心脏。 右心 室
肺循环
体循环
左心房 左心 室
二、血液的流速
根据Q=Sv，绘出人体血流速度分布图如下：
【操作步骤】
操作步骤及说明见P54---55
【注意事项】
1、排除影响血压的因素 ①袖带过宽使大段血管受压， 致搏动音在到达袖带下缘之前已消失，故测得血压值偏 低；袖带过窄测得的血压值偏高。②袖带过紧使血管在 未充气前已受压，测得血压值偏低；袖带过松使橡胶带 呈球状，以致有效测量面积变窄，导致测的血压值偏高。 ③肱动脉高于心脏水平，测的血压值偏低，肱动脉低于 心脏水平，测的血压值偏高。④视线低于汞柱，使血压 读数偏高；视线高于汞柱，使血压读数偏低。 2、发现血压异常或听不清时，应重新测量。重测时， 应先将袖带内空气驱尽，汞柱降至“0”点，稍待片刻后 在测量，一般连测2~3次，取其最低值，必要时可行双 侧肢体血压测量对照。
舒张压：当心脏舒张时，动脉管壁弹性回缩，此时动脉 管壁所受到的压力的最低值称为舒张压（也叫低压）。 脉压：收缩压与舒张压之差称为脉压（脉压=收缩压-舒张压） 通常我们测血压右侧与左侧的血压不一样，最高可相差 10毫米汞柱，最低相差不到5毫米汞柱。
（一）正常血压
收缩压：90~140mmHg（12.0~18.6kPa） 舒张压：60~90mmHg(8.0~12.0kPa)
脉压：30~40mmHg(4.0~5.3kPa)
平均动脉压：100mmHg(13.3kPa)左右
（1mmHg=0.133kPa 1kPa=7.5mmHg)
（二）异常血压
1.高血压 指正常状态下，成人收缩压≥140mmHg或舒 张压≥90mmHg（关于高血压的标准，目前采用的是 1999年世界卫生组织与国际高血压联盟制定的标准） 2.低血压 指正常状态下，成人收缩压低于90mmHg，舒 张压低于60mmHg，称为低血压。常见于失血、休克、 急性心力衰竭等病人。 3.脉压变化 （1）脉压增大 脉压超过40mmHg。常见于主动脉硬化、 主动脉瓣关闭不全、甲状腺功能亢进等。 （2）脉压减少 脉压低于30mmHg。常见于心包积液、 缩窄性心包炎、心力衰竭等。
（三）除病因外影响血压的因素
1.年龄 血压随年龄增加而逐渐增高，并以收缩压升高 更为显著。 2.昼夜与睡眠 凌晨血压最低，然后逐渐升高，到傍 晚血压最高，过度劳累和睡眠不佳时血压可偏高。