流体静力学方程的应用篇1

《土力学》是土木工程专业一门重要的专业基础课，对初学者来说，主要表现为土力学教材各章节之间具有相对独立性，联系不紧密，课程内容多而杂，许多重要理论和公式来源于实验或实践经验，缺乏严格的理论推导，强调实用性和技术性，这使得土力学成为一门较难掌握的课程。

1.概述

土力学研究内容可概括为：土的三个特性、土的三个工程问题、土力学三大主要理论。其中，土的特性导致了土的三大工程问题，即强度问题、变形问题和渗流问题。

根据课程脉络主线可见，渗流问题是土力学中必须解决的三大问题之一，渗流问题有其相对独立性，又与变形、强度问题相互交叉，掌握好土的渗流特性对于掌握好土的变形、强度特性有促进作用。依笔者的教学经验，学生对于“土的渗透性及渗流”内容普遍反应较难掌握。

2.教学内容与教学方法改革探索与实践

2.1抓课程内容主线

针对渗流问题的教学内容多而杂的特点，课堂教学中应注重把握知识体系，形成清晰的教学脉络，用教学主线将课程内容紧密串连（图1）。

图1 课程内容主线

2.2注重水力学基础

土的渗透性与渗流主要涉及到水静力学与水动力学两部分水力学基础理论，对于理解土的渗透性与渗流有一定的促进作用。

在水静力学方面，掌握静止流体中任意一点各个方向受到的压强值的大小是相等的这一静止流体的应力特征；理解流体静止的微分方程；掌握重力作用下静止液体的压强分布特征。在水动力学方面，掌握流线、过流断面、流量、断面平均流速等概念与流体的运动的连续性条件；伯努利方程，是解决土中渗透问题的基础。

2.3启发式教学

2.3.1案例启发式教学

土的渗流问题这部分内容讲授时可采用启发式教学，调动学生的兴趣和思维。列举工程事例，如水井渗流、渠道渗流等；渗透变形或破坏，工程的目的是要解决这些变形或破坏；渗透力才能产生渗透变形或破坏，接着推导渗透力及临界水力梯度的计算公式；介绍实际工程中常用的“止水帷幕”。止水帷幕的设置加大了地下水渗流的距径。

2.3.2例题启发式教学

流网的绘制与应用可以采用例题启发式的教学方法：等势线与流线正交，等间隔流线与等间隔等势线形成的流网中，各个网格的长宽比c应为常数。提出问题，如何通过流网可以得到流场中任一点的水头、水力梯度、孔隙水压力、流速、流量等指标值，然后逐步介绍各个指标的计算过程以及流网绘制的初步过程，讲授过程中再次强调掌握流网特点的重要性。使学生更深入的理解了流网的应用，并初步体会了其绘制过程。

3.注意的几个概念

3.1水力梯度

水和梯度的定义较为简单，水力梯度i=h/L，其中h为两点处的总水头差，L为两点间的渗流长度，特别强调的是L叫作渗流路径或渗流长度，不是两点的直线距离，求ND间的水力梯度，hND=8.0m，L=NB+BC+CD=26.0m不是L=NB=8.0m，因此水力梯度i=h/L=0.31。

3.2孔隙水压力

水力学课程中与孔隙水压力相关的只有静水压力，没有专门提出孔隙水压力概念，在土力学中这样定义孔隙水压力，如图1，渗流场中各点的孔隙水压力，等于该点以上测压管中的水柱高度hu乘以水的重度γw，故a点的孔隙水压力为：

ua=hua×γw

应当注意，图中所示a、b两点位于同一等势线上，其测管水头虽然相同，即ha=hb，但其孔隙水压力却不同，ua≠ub。众多土力学教材中定义，“由土体孔隙内的水承担的那部分应力为孔隙水压力”。一般地，孔隙水压力应包括静水压力和超静孔隙水压力两部分，但大多数教材中，在土体的渗透固结部分中突然出现超静孔隙水压力，并未对其进行特别说明。

《岩土工程基本术语标准》（GB/T50279-98）规定静水压力是“给定点与自由水位差引起的压力”；超静孔隙水压力是“饱和土体内一点的孔隙水中超过静水压力的那部分”。借用以上两个概念，两者在物理本质上是一致的，分开定义在本科教学过程的渗透固结部分，测压管水头压力为静水压力和超静孔隙水压力之和。

4.结语

教学实践表明，针对土力学课程的特点，在教学中根据不同知识内容的讲解需求，遵照科学的认知规律以实际教学效果为目标，灵活应用多种方法进行教学活动，可促进学生对土力学知识学习的融会贯通。

参考文献：

流体静力学方程的应用篇2

【摘要】伯努利方程在矿井通风中也称为能量方程，流体力学中一个十分重要的原理，不仅在现实生活中应用广泛，在矿井通风中也得到了大量应用。本文将介绍在矿井通风中伯努利方程公式及其在矿井通风与安全中应用、注意事项，有利于解释矿井通风与安全管理过程中出现的难以解释的现象，有利于提高矿井通风与安全的管理水平。

关键词 伯努利方程；能量守恒；矿井通风；应用

0　引言

伯努利方程由丹尼尔·伯努利在1726年提出，其实质就是流体的机械能守恒。即：压能+动能+位能=常数，这个式子即为伯努利方程。之后，随着科学技术的不断发展与进步，伯努利原理的概念与运用得到了迅速的扩展与提升。尤其是在通风工程中，成为基础理论，应用广泛，通风工程的各种技术测定与技术管理无不与之密切相关。显然，在矿井通风领域里，伯努利方程也是研究矿井风流任一断面上的机械能和风流沿井巷运动能量变化规律的重要定律[1]。所以在此讨论伯努利方程的推导与在矿井通风中的应用对深入学习和研究矿井通风有着重要意义。

1　通风能量方程

能量方程（伯努利方程）表达了空气在流动过程中的动能、位能、压能的变化规律，是能量守恒和转换定律在矿井通风中的应用。在研究矿井通风时，假设空气不可压缩，则在井下巷道内流动空气的任一断面，它的总能量都等于动能、位能和静压能之和。

1.1　不可压缩流体的能量方程

在空气不可压缩的理想条件下，井下巷道内流体在任意断面都满足最初的伯努利方程，例如，现有空气在井下的一段巷道内流动，设1、2断面的参数分别为风流的绝对静压为P1-、P2；风流的平均风速为v1、v2；风流的密度为ρ1、ρ2；距离基准面的高度Z1、Z2。考虑到空气不可压缩，故不必考虑内能，除机械能以外其他形式的能量变化非常小，可忽略不计。h1-2表示1点到2点单位质量空气的能量损失，则能量方程公式为：

这就是理想条件下不可压缩单位质量流体常规的伯努利方程表达式。将此式与连续性方程[2]结合，便可解决一些问题。例如，已知断面1的P1、v1、Z1，断面2的Z2以及两个断面的能量损失h1-2，根据上式与连续性方程联合，就可以求出断面2的未知量v2、P2[3]。

1.2　能量方程使用的说明

从能量方程的推导过程可知，方程是在一定理想条件下导出的，并对它做了适当的简化。因此，应根据矿井的实际条件，正确理解，灵活应用能量方程。以下几点需要说明：能量方程的意义，是表示单位体积空气由1断面流向2断面的过程中所消耗的能量（通风阻力）等于流经1、2断面空气总机械能的变化量。风流流动必须是稳定流，即断面上的参数不随时间的变化而变化，所研究的1，2断面都要选在缓变流场中。风流总是从总能量大的断面流向总能量小的断面。正确选择基准面。应用能量方程时要注意各项单位的一致性。

2　能量方程的应用

伯努利方程在煤矿中应用比较广泛，通风工程的各种技术测定与技术管理无不与之密切相关。

2.1　在通风压力坡度线中的应用

通风压力坡度线是对伯努利方程的图形描述，从图形上可以直观地反映出空气在巷道流动过程中的压力变化规律、通风压力和阻力之间的相互转换关系，是通风管理和均压防灭火的有力工具。

如某个压入式通风系统如图所示。在风硐内断面1处静压为P1,平均风速为v1；出风口断面2处的静压等地面大气压P0，出风口的平均速度为v2。令HS=P1-P0，为通风机在风硐中所造成的相对静压；HN=ρ1gZ1-ρ2gZ2即为自然风压。结合式（1）可得出：

由上式可以清楚的得知：通风机全压与自然风压共同作用，克服矿井通风阻力，并在出风井口造成动压损失。进而可以绘制出通风机压力与矿井阻力的关系的压力坡度线。空气在巷道流动的过程中，需要克服矿井阻力，故通风机全压和静压都在降低。在矿井出风口处，风机全压大部分克服了矿井阻力h1-2，其余一小部分，为矿井出风口的动压损失为Hv2[5]。抽出式通风系统与之类似。

2.2　判断巷道贯通后风流方向

点1为从左开始贯通的巷道,机械能为E1=P1+ρ1gZ1+ρ1v12/2；点2为从右开始贯通的巷道，2点的机械能为E2=P2+ρ2gZ2+ρ2v22/2,规定1,2 两点各自距左右巷道口的长度大概为10m，这样测静压时将减小巷道口风流带来的误差。由于两端贯通巷道通风方法皆为局部通风机通风，且皆为独头巷道，所以贯通后，局部通风机都要停止运转。为了尽可能模拟贯通后的巷道环境，在测定1,2两点的机械能时,分别要提前停掉两端巷道的局部通风机，等待一段时间，巷道内无风流流动时再进行测定。即v1,v2皆为0，则1,2两点的机械能分别为:E1=P1+ρ1gZ1, E2=P2+ρ2gZ2。令h1-2=E1-E2，若h1-2>0，则风流由1点流向2点；若h1-2<0，则风流由2点流向1点；若h1-2=0，则1-2点无风流流动。

2.3　在解释地面大气压降低时采空区瓦斯涌出量增大中的应用

在煤矿井下有经验的瓦检员通常可以观察到一种现象：在14:00-18:00左右（不同地区不同季节有差异），采空区瓦斯涌出量会增加，这是什么原因导致的呢？这与地面大气压变化密切相关。大气压变化变化对高瓦斯矿井采空区瓦斯涌出有着巨大的影响，是矿井瓦斯管理的死角和难点。然而其变化并非无规律可循，探索大气压变化影响采空区瓦斯涌出的原因和其间的关系，采取合理的技术措施就可以有效地抵御或消除这种影响，保障煤矿生产安全。

工作面的通风静压与采空区的压力需要保持动态平衡,当大气压力突然升高时,井下通风静压也随之升高,工作面静压高于采空区压力,采空区处于压缩状态,瓦斯几乎没有涌出;当大气压力突然降低时,井下通风静压随之降低,采空区内的压力高于工作面通风静压,采空区气体处于膨胀状态,瓦斯向工作面涌出, 一般很多地区在14:00-18:00中的某个时间点大气压力下降比较快,采空区瓦斯的涌出量也就越大，这就解释为什么有些地方下午井下采空区瓦斯涌出量会增加的原因。

3　结语

本文对矿井通风中伯努利方程公式进行了推导，研究了伯努利方程在风压力坡度线、计算巷道通风阻力、判断巷道贯通风流风向和在解释地面大气压降低时采空区瓦斯涌出量增大中的应用，对于提高矿井通风管理水平具有一定的参考意义。

参考文献

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［2］严导淦.流体力学中的总流伯努利方程[J].物理与工程,2014,24(4):47-53.

［3］周心权,吴兵,杜红兵.矿井通风基本概念的理论基础分析[J].中国矿业大学学报,2003,32(2):133-137.

流体静力学方程的应用篇3

1．化学电动势。由于化学作用产生的电动势叫化学电动势。提供化学电动势的装置称为化学电池，简称电池。在一个简单的闭合电路里，由于电动势驱动自由电荷做定向移动，使电路中有了电流，电流通过导体产生焦耳热，这种热量逐渐消耗电池中的化学能。

2.由于电磁感应作用所产生的电动势，简称感应电动势。法拉第的电磁感应定律表明，当闭合电路中的磁通量发生变化时，闭合电路中就有了感应电流产生。此时产生感应电流的电动势称为感应电动势。

3.温差电动势 ，在半导体材料中，由于存在温度差，使闭合电路中出现电流。若电路不闭合，则只有电动势而无电流，此时的电动势称为温差电动势。

二、电动势的物理意义

电动势是一个表征电源特性的物理量，与其他物理量无关，只与电源本身有关。由于不同电源把其他形式的能转化为电能的本领不同，那个电源转换的本领大，则其电动势大，反之则小。既然是能的转化，则肯定有力做功，这个力是谁呢?这个力就是非静电力。非静电力是指除静电力外能对电荷流动起作用的力。不少学生在处理这个问题时总认为：除了静电力之外的力就是非静电力，其实不然，非静电力并非泛指静电力外的一切作用力。非静电力有不同的来源。在化学电池中，非静电力是一种化学间的作用；在温差电源中，非静电力是一种与温度差和电子浓度差相联系的扩散作用；发电机中，非静电力是磁场对运动电荷的作用力。课本定义电源的电动势在数值上等于非静电力将单位正电荷从电源的负极通过电源内部移送到正极时所做的功。也就是驱使自由电荷在电路中发生定向移动的驱动力。所以电源的电动势和非静电力做功密不可分，非静电力做功的过程，就是其他形式的能变成电能的过程。由以上分析得到电动势的定义：即非静电力把单位正电荷从负极移到正极所做的功，称电源的电动势。

流体静力学方程的应用篇4

液体静压导轨结构简单、性能优良、抗振性能良好，在机械、矿山、冶金等领域得到了广泛使用，吸引了国内外较多的专家、学者对其进行深入的研究。

如文献[1]研究了选用通电和断电时粘度差别较大的阴性电变液体作为油的新型静压滑动轴承的转子振动性能，建立了轴承的线性模型，研究了阴性电变油、油腔压、静离心率等对轴承的承载能力、流量、等效动态特性等的影响，并进行了试验验证；文献[2]针对振动试验仪器的特点，分析了液体静压技术在振动试验仪器中应用的必要性、可行性，并对静压技术的应用场合和方法进行了探讨和研究；文献[3]根据实际工程中的液体静压支承系统，建立了工作转台的有限元模型，对工作转台的动力学特性进行了分析，通过数值模拟研究了油腔数目对液体静压支承工作转台振动频率的影响，对进一步研究液体静压支承系统整体的动力学特性提供了一定的理论依据。

虽然气体静压支承的性能、用途与液体静压支承有差别，但二者振动机理相同，因此气压支承对于液体静压导轨振动性能的研究具有一定的借鉴意义。文献[4]对空气静压振动台振动时不平衡力的传递过程进行了分析，并结合实际情况对空气弹簧作为支撑和隔振元件如何设计进行了研究；文献[5]为了研究气膜振动的成因，应用了kε湍流模型，对双节流孔的气膜流场压力振动进行了数值分析，结果表明气膜厚度减小将会增大导轨的承载能力，周期性的气膜入口流速将增大气膜的振动，双节流孔的间距增大也会大大增加振动。

静压油腔通过液体油膜支承着导轨，使之处于“悬浮状态”。由于某些因素而导致油腔产生周期性振动（或称“位移扰动”）时，必然会影响“悬浮”着的导轨而使之受迫进行被动振动，即位移干扰下液体静压导轨的被动振动[6]。

国内外很多学者都致力于液体静压导轨的性能研究和优化分析，但在油腔位移干扰下液体静压导轨的被动振动性能方面的报道较少，因此本文试图通过建立液体静压导轨的数学模型，从理论上对静压导轨在位移干扰下的被动振动性能进行研究，为工程实际应用奠定基础。

4结论

根据闭式、开式液体静压导轨被动振动的分析及范例，得到如下结论：

（1）液体静压导轨被动振动的数学模型为振荡环节与一阶微分环节的组合。

（2）液体静压导轨的油膜相当于带有阻尼的液体弹簧。闭式油腔相当于将两对置油腔并联，油膜刚度及阻尼系数为两油腔的数值和。

（3）改变油腔压力、油膜厚度，均能改变等效油膜刚度，调节导轨系统的固有频率与禁用频率范围，提高导轨的稳定性。

（4）液体静压导轨为强阻尼系统，在油腔位移干扰下导轨被动振动的幅值基本不受油腔压力、油膜厚度、油液温度的影响，主要取决于支承油腔的位移扰动，因此应尽量降低支承（包括油腔、基座等）的位移扰动，提高加工精度。

参考文献：

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[2]袁传大，吴大仕.静压技术在振动试验仪器中的应用[J].电子产品可靠性与环境试验，2007，25（2）：71—73.

[3]魏旭壕，叶红玲，刘赵淼.基于液体静压支承转台的动力学分析与数值模拟[J].科技导报，2009，27（20）：55—59.

[4]赵晓敏.空气弹簧在机械振动台中的应用[J].电子工业专用设备，2011，（9）：54—57.

[5]朱维斌，李东升.气体静压导轨气膜振动的数值模拟[J].测试技术学报，2009，23（2）：129—133.

[6]杨义勇.机械系统动力学[M].北京：清华大学出版社，2009.

[7]丁振乾.流体静压支承设计[M].上海：上海科学技术出版社，1989.

[8]谭杰锋，高温.高等数学[M].北京：清华大学出版社，2010.

流体静力学方程的应用篇5

关键词 腹部B 超；肝硬化门静脉高压；诊断

肝硬化门静脉高压（PHT）是肝硬化晚期常见症状，其最严重并发症则是食管胃底静脉曲张破裂出血，危及患者生命安全。因PHT 具有较高危害性，及早诊断、积极治疗，对保证患者生命安全具有显著效果。超声是目前临床常用诊断方式，安全有效，操作简单方便，可准确诊断PHT。现笔者以57 例患者作为研究对象，予以腹部B 超诊断，其效果分析如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

观察组57 例肝硬化PHT 患者于2012年4 月-2014 年2 月期间到我院就诊，经临床表现、实验室检查、影像学检查等确诊为肝硬化PHT；男34 例，女23 例；年龄40-72 岁，平均（58.7±2.3）岁；随机选取同期57 例健康体检人员作为对照组，男35 例，女22 例；年龄42-75 岁，平均（59.3±2.0）岁；两组对象基线资料无统计学意义，可进行对比（P>0.05）。

1.2 检查方法

采取日立5500 彩色多普勒超声诊断仪，探头频率3.5-5.0MHz，两组对象诊断前均空腹8-12h，检查时采取仰卧位或左侧卧位，尽量避免肠道气体干扰，对患者肝脏、胆囊、胆管、脾脏、胰腺等部位进行检查，重点探查门静脉主干，包括其主干、属支和分支情况。测量肝门1cm 处门静脉内径（Dpv）、门静脉血流速度（Vpv），测量脾静脉、门静脉血流流速，计算门静脉血流量/ 脾静脉血流量（Qsv/Qpv）。

1.3 评价指标

正常：DPV ≤ 12mm， 脾脏长径<12cm，厚度<4cm。异常： DPV>12mm，脾脏长径>12mm，脾脏长径>12cm，厚度≥ 4cm[1]。

食管胃底静脉曲张程度采用纤维内镜检查，轻度曲张：黏膜下曲张静脉为条索状，向食管腔或胃腔内凸起度不超过3mm；中度曲张：黏膜下曲张静脉为串珠状，向食管腔或胃腔凸起3-6mm；重度曲张：黏膜曲张静脉为结节状或瘤状，张力明显，向食管腔或胃腔内凸起程度>6mm[2]。

1.4 统计学处理

采取spss20.0 统计学如软件处理数据，计量资料（ ）采取t 检验，计数资料采取x2 检验，P<0.05 代表数据差异显著具有统计学意义。

2 结果

2.1 两组脾脏、门静脉情况对比

观察组脾长（14.0±1.1）cm， 脾厚（5.5±1.0）cm，DPV（14.8±1.7）mm，QSV/QPV（0.55±0.1）；对照组脾长（9.8±1.7）cm，脾厚（3.1±0.7）cm，DPV（10.5±1.4）mm，QSV/QPV（0.22±0.12）； 两组数据对比差异显著（P<0.05）。

2.2 观察组患者脾静脉内径与食管胃底静脉曲张程度分析

脾静脉内径<1.0cm 患者21 例，轻度7 例（33.3%）， 中度9 例（42.9%）, 重度5 例（23.8%）；脾静脉内径≥ 1.0cm 患者36 例，轻度8 例（22.2%），中度10 例（27.8%）， 重度18（50%）； 差异显著（P<0.05）。

2.3 观察组DPV 内径与食管胃底静脉曲张程度分析

DPV<1.4cm 患者22 例， 轻度7 例（31.8%）， 中度10 例（45.5%）, 重度5例（22.7%）；DPV ≥ 1.4cm 患者35 例，轻度7 例（20%），中度10 例（28.6%），重度18（51.4%）；差异显著（P<0.05）。

3 讨论

肝硬化患者常表现肝细胞结节样增生，肝内形成假小叶，纤维组织增生，对汇管区肝窦造成压迫，阻碍了肝门静脉回流，导致肝硬化患者形成门静脉高压[2]，并发症严重且多，危及患者生命安全。

B 超是临床常用的检查方法，也是诊断血管准确方法，软组织分辨率高，操作简单，无创性，可反映动静脉血管的血流动力学特征。在采用腹部B 超诊断肝硬化门静脉高压时，门静脉内径、脾静脉内径及血流速度均可反映门静脉高压和食管静脉曲张程度[3]。在此次研究中，观察组脾长、脾脏厚度、DPV 以及QSV/QPV 等值均高于对照组（P<0.05）。由结果可以看出，肝硬化门静脉高压患者脾脏长度、厚度及DPV 均高于健康体检人员，且门静脉血流量/ 脾静脉血流量也高于健康体检人员。

肝硬化门静脉高压是造成食物胃底静脉曲张破裂出血主要原因，病死率超过1/2， 通常脾静脉内径、门静脉内径可反应食管静脉曲张程度，在此次研究中，脾静脉内径≥ 1.0cm 患者静脉曲张程度比脾静脉内径<1.0cm 患者静脉曲张程度要重，DPV ≥ 1.4cm 患者静脉曲张程度比DPV<1.0cm 患者静脉曲张程度要重（P<0.05）。总而言之，腹部B 超诊断肝硬化门静脉高压效果显著，对门静脉内径、血流动力学变化具有较高诊断价值，应用效果显著，值得推广。

流体静力学方程的应用篇6

在化工及其它工业生产过程中，长期以来一直采用在流体管路中设置折流板或缩扩管来达到物料的物料的混合效果。但由于这些装置过于简单，对于粘度范围很宽的液体，很难达到有效的混合效果。另外依靠机械传动驱动的混合机构，已难以满足近年来对生产工艺的连续化、高效化、节能化、装置小型化的要求。

静态混合器是一种新型先进的化工单元设备，自70年代开始应用后，迅速在国内各个领域得到推广应用。

二、静态混合器概述

静态混合器主要包含SV型、SX型、SL型、SH型和SK型五大类型。 由于混合器单元内件结构各有不同，应用场合和效果亦各有差异，选用时应根据不同应用场合和技术要求进行选择。 静态混合器由外壳、混合单元内件和连接法兰三部分组成。静态混合器是依靠组装在混合管内的混合单元，使互不相溶的流体在混合管内流动时，流体受混合单元的约束，发生分流、合流、旋转等运动，促使每种流体都达到良好的分散，流体间达到良好的混合，具有分散效果好，能耗省，体积小，见效快，处理量大，放大容易和易于实现连续混合工艺。

三、静态混合器在合成橡胶中的应用

在橡胶合成过程中需要多种化工介质的混合，有时介质的流量、粘度相差极大，要混合均匀具有相当大的难度。一般采用机械搅拌的方法，但往往因为混合不均匀而影响效果。现我公司采用静态混合器实例应用：胶液和水的混合。

某公司10万吨/年高顺式顺丁橡胶生产装置中，已知胶液处理量12.5m3/h，操作温度82.5℃，操作压力1.0MPaG, 密度740kg/m3 ,粘度5000cP，加入热水30m3/h，热水操作温度105℃，操作压力0.2MPaG, 密度960kg/m3 ,粘度0.3cP。如采用机械混合设备复杂，装置大，不能连续工作，

四、静态混合器的设计计算

我们考虑采用静态混合器设计原理如下；混合的均匀程度可用不均匀度系数来衡量，不均匀系数越小，混合程度越均匀。工程上不均匀系数小于5%则认为混合已基本均匀。混合的均匀程度与混合器的单元结构、流速和混合长度有相当大的关系。由HG/T20570.20-95《静态混合器的设置》规范查询，此混合器宜采用SK型，混合器操作流速适宜于0.3～0.8m/s之间。总体体积流量42.5m3/h，初选静态混合器管径200mm，流体流速u为：

u=（12.5+30）/（3600×0.0314）=0.376m/s

混合器的混合长度去L/D=10

混合器型号规格定为：SK-100/200-1.6-2000BB

压力降验算：

雷诺数 Re=Dρu/μ=0.2×960×0.376/0.0003=240640

由HG/T20570.20-95《静态混合器的设置》查表2.0.3-2得：摩

擦系数f=2.53

压降：ΔP=f（ρ/2）u2 （L/D）=2.53×480×0.141×10=1712.3Pa

经检验符合一般静态混合器的压降要求，因此采用如图1，SK-100/200-1.6-2000BB静态混合器。

L-混合管长度，m

D-管内径，m

u-混合介质流速，m/s

μ- 流体粘度，Pa·S

ρ- 密度，kg/m3

五、结束语

静态混合器在合成橡胶中的应用使物料的混合具有分散效果好，能耗省，体积小，见效快，处理量大，放大容易和易于实现连续混合工艺。得到了客户的一致好评，使化工和石化行业大大提高了生产效率和生产成本。本文中的部分观点希望能为同行业相关人员提供参考。

参考文献

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流体静力学方程的应用篇7

【Key words】 Xue-sai-tong injection； Hemorheology； Lower limb deep vein thrombus

First-author’s address：The Third People’s Hospital of Yiyang City，Yiyang 413002， China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2015.21.039

下肢深静脉血栓形成（Lower limb deep vein thrombus，LDVT）是周围血管疾病中发病率较高的疾病，其发病率呈逐年上升趋势。本病发病后会引起程度不同的全身反应，例如体温升高、脉率增快、白细胞计数增多等。当静脉血栓不断滋长、蔓延，累及下肢整个深静脉、浅静脉及其分支，甚者可引起强烈的动脉痉挛，若导致股青肿，数小时内整个患肢出现肿胀、发凉、紫癫、皮肤出现水泡、足背动脉搏动减弱或消失，甚至有出现休克、肢端出现坏疽而需要截肢的严重后果，后期因血栓形成后综合征，影响生活和工作能力[1]。LDVT是骨科下肢手术患者围手术期严重的并发症之一[2]，其中髋关节骨折、髋关节成形术和膝关节成形术达48%、51%、61%[3]。骨科术后形成LDVT的主要原因是血管内壁受损、血液高凝状态及静脉血流缓慢[4]，以上原因均能够不同程度影响血液流变学指标。本文对2013年1月-2014年2月69例骨科下肢手术患者应用血塞通注射液，观察其对患者血液流变学的影响，以及骨科下肢手术术后预防下肢DVT形成的护理体会报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2013年1月-2014年2月下肢骨折手术住院病例69例，男36例，女33例，年龄22～60岁，平均（48.40±16.30）岁，股骨干骨折22例，股骨粗隆部骨折16例，股骨远端骨折8例，胫腓骨骨折15例，胫骨平台骨折8例。

1.2 治疗方法和检测指标 患者术后第1天起静脉滴注血塞通注射液（昆明制药），400 mg/（次・d），14 d为一疗程。常规使用抗生素抗炎。所有患者术前和术后15 d凌晨空腹8 h以上经肘静脉使用无添加剂真空采血管采取血标本3～5 mL左右，室温下静置2 h后，经处理后进行血液流变学检测，结果数据由医院检验科统一提供。

1.3 统计学处理 采用PEMS 3.1软件对数据进行统计分析，计量资料以（x±s）表示，采用t检验，P

2 结果

69例骨科下肢手术患者均无下肢深静脉血栓形成的发生，手术切口局部无渗血、无感染、无血肿或坏死，修复良好。结果显示，骨科下肢手术患者治疗前各项指标均有不同程度的异常，其中全血黏度低切、红细胞沉降率和纤维蛋白原值增高最为明显。治疗后各项指标均明显降低，与治疗前比较差异有统计学意义（P

3 护理方案

3.1 心理护理 随着医学模式的不断转变，心理因素在各类疾病的发生、发展和转归过程中越来越受到临床医护人员的重视。骨科下肢手术患者的心理因素同样也影响着疾病的转归，故患者的心理护理在临床护理中有着不可忽视的作用。骨科下肢手术患者，常因为遭受意外受伤及手术创伤的双重打击不能及时缓解，往往存在恐惧、急躁、抑郁以及焦虑等不良心理，对突发的躯体运动感觉功能障碍不能接受，经常忧虑躯体运动感觉功能障碍会影响到出院后的社会工作和日常生活能力等，而不良心理因素可以加重病情，甚至导致各种并发症，而疾病又影响着心理状态，非常容易形成恶性循环，影响着疾病的正常转归，因此，临床护理人员应该根据骨科下肢手术患者的心理状况，对其术前加强健康宣教及必要的心理疏导，尽可能的消除其不良心理障碍，并介绍本院成功的案例鼓励患者树立战胜疾病的信心，鼓励患者积极参与活动，制定健康活动计划，术后指导并鼓励患者主动进行早期肢体功能锻炼[5]。具体为：术前应进行预防宣教，向患者详细讲解下肢DVT发生的原因及后果，术后详细讲解静脉血栓常见症状及术后早期活动的重要性，克服患者的抑郁、急躁、恐惧、焦虑等不良心理，让患者以健康、向上、愉快的心情主动积极配合治疗、护理及康复训练以预防LDVT的发生。

3.2 饮食护理 科学合理的饮食护理是满足患者最基本生理需要的重要护理措施之一，是实施整体护理重要环节。护士应该在全面评估患者营养与饮食状况的基础上，确定存在的健康问题，制定护理计划，并采取相应的护理措施，帮助维持或恢复患者良好的身体。具体饮食护理原则为：（1）低脂、低胆固醇膳食：术后早期适当限制荤食摄入，控制血脂在适当水平，是预防术后下肢深静脉血栓的有效措施之一。饮食中少吃富含胆固醇的食物，脂肪占总热量20%为宜，并且以含多链不饱和脂肪酸的植物油为主，动物脂肪不应超过总脂量的1/3。（2）高纤维膳食：膳食中纤维可与胆汁酸结合，增加粪便中胆盐的排泄，有减少血栓形成的作用。膳食纤维含量丰富的食物主要是粗杂粮、米糠、麦麸、干豆类、海带、蔬菜、水果等，每日摄入纤维量35～45 g为宜[6]。

3.3 观察护理 骨科下肢手术术后临床护理人员应该严密观察患肢末梢血液循环情况，包括患肢远端皮肤温度、颜色、足背动脉搏动、血氧饱和度以及毛细血管充盈情况等；定期测量患肢周径的变化，并同健侧肢体比较，做好记录。同时观察患者生命体征，如血压、呼吸、心率、血氧饱和度等，应高度警惕肺栓塞发生。

3.4 功能锻炼护理 （1）腓肠肌挤压：康复训练师左手将患者患肢抬高并固定患肢踝部，右手贴附于患肢腓肠肌做从下往上、有节律的挤压，以不引起疼痛为度，挤压与放开交替进行，频率为20次/min左右，每次持续3～5 min，约4～6 h/次。（2）足踝的被动运动：康复训练师左手固定患肢踝部，右手握住患肢前足做踝部关节屈伸运动、足内外翻、外伸运动和内屈、内翻、外翻、外伸组合而成的环转运动，频率为10次/min左右。如患者神志清醒，应指导患者行踝关节主动运动，用力背伸、趾屈，配合做深呼吸锻炼，可加速下肢静脉回流[7]。

3.5 机械护理 （1）高危患者可运用循序减压弹力长袜，通过弹力作用刺激小腿肌肉加速静脉回流，预防DVT形成；（2）尽早使用间歇充气压力泵，通过有节律的进行充气膨胀挤压、放气，形成对肢体组织的循环压力，达到促进静脉回流、加强动脉灌注、改善血液循环和淋巴循环（包括微循环）、防止凝血因子的聚集及对血管内膜的黏附，增加纤溶系统的活性，预防深静脉血栓（DVT）、消除水肿，促进愈合，防止肌肉萎缩，改善周围血管功能的疗效；（3）足底静脉泵的及时使用，根据个体差异，每天2次或3次，每次12 h，疗程10 d，动静脉脉冲系统能在瞬间产生高速血流，消除静脉淤滞，促进血液回流，形成血液湍流对静脉瓣膜后方进行冲刷，防止血栓在这里形成[8]。

4 讨论

血液流变学（hemorheology）是研究血液宏观流动性质，人和动物体内血液流动和细胞变形，以及血液与血管、心脏之间相互作用，血细胞流动性质及生物化学成分的一门科学。血液流变学主要包括微观血液流变学和宏观血液流变学两个重要方面。前者研究血液有形成分的流变学特性，如红细胞的变形、聚集、表面电荷，血小板聚集性、血小板黏附性等，又称为细胞流变学（cellular hemorheology）；后者有血液黏度、血浆黏度、血沉、血液及管壁应力分布。随着生物技术的高速发展，后者发展到从分子水平研究血液成分的流变特性，如红细胞膜中骨架蛋白、膜磷脂对红细胞流变性的影响，血浆分子成分对血浆黏度的影响等，故称为分子血液流变学（molecullar hemorheology）。血液流变学在临床中的应用广泛，从疾病的预测预防到疾病的诊断、治疗乃至预后判断；从相对集中于心脑血管性疾病的研究，拓展到对临床各科疾病的探讨；从宏观逐步深入到细胞乃至分子水平[9]。

作为临床上常见的血管外科疾病，深静脉血栓形成，又称血栓性深静脉炎，是指血液在深静脉内不正常地凝结，属静脉回流障碍性疾病。深静脉血栓形成是骨科手术后的主要并发症之一，临床上轻者无症状，严重者可导致死亡[10]。下肢深静脉血栓形成在临床上常常可以分为两类：近端深静脉血栓形成和远端深静脉血栓形成，其中，近端深静脉血栓形成部位位于N静脉或以上，远端深静脉血栓形成部位位于N静脉以下。而下肢近端深静脉血栓形成，是急慢性肺栓塞栓子的主要来源[11]。骨科术后下肢深静脉血栓形成的血液流变学机制主要有：下肢静脉血管内皮受损，全身血液高凝状态和下肢静脉血流缓慢。具体为：首先，血管内皮细胞在生理状态下具有防治血栓形成的作用，而当其损伤时引起血小板的聚集激活凝血系统，在下肢骨折病例中骨折可引起邻近血管的直接损伤除此之外，手术牵拉对血管的刺激也能造成间接损伤；其次骨折术后机体处于高凝状态可能是DVT形成的另一个重要原因之一，术后静脉血D-二聚体增高是血液高凝状态的反映；再次，静脉血流缓慢在DVT形成中也扮演着重要角色，患者术后因为疼痛或肢体活动受限导致卧床和不敢活动肢体血液失去肌肉泵的泵血作用或肌肉泵的泵血作用减弱动静脉血流变慢甚至瘀滞，成为血栓形成的基础之一[12]。

血塞通注射液主要成分为我国传统名贵中药三七的提取物――三七总皂苷，具有活血祛瘀，通脉活络之功效。血塞通注射液广泛应用于临床，目前主要用于脑梗死，视网膜中央静脉阻塞，创伤性脑损伤，支气管肺炎[13-16]。现代医学研究显示其能够显著抑制血小板凝聚、降低血液黏稠度、抑制血栓形成的作用，临床用于气滞血瘀、络脉瘀阻证[14]。曹洪等[17]采用股静脉结扎法形成下肢深静脉血栓模型日本大耳白兔研究血塞通注射液在预防深静脉血栓形成的作用及其机制，结果显示血塞通注射液可能能够通过减轻机体内脂质过氧化（MDA）及提高机体抗氧化能力（SOD），以达到保护静脉血管内皮细胞、抑制其损伤的作用，从而起到预防下肢深静脉血栓形成的作用。黄有荣等[18]通过探讨静脉注射三七总皂甙注射液对左后肢体股骨近端骨折石膏外固定模型新西兰大耳兔创伤性深静脉血栓形成的影响，发现三七总皂甙能够较好的降低血液黏度及改善血液流变学指标的作用，说明三七总皂甙具有减少创伤性下肢深静脉血栓形成的作用。但是血塞通注射液应用于骨科下肢手术患者预防DVT的临床研究尚未见报道。

在临床医学研究中，血液流变学常用的检测指标主要有全血黏度、血浆黏度、血清黏度、红细胞比压积、血沉、红细胞变形能力（刚性/变形性）、血浆纤维蛋白原含量等7项，而临床上最基本和最核心的指标主要有4项：全血黏度、血浆黏度、红细胞压积和血浆纤维蛋白原含量[19]，而全血黏度、血浆黏度、红细胞压积等作为血液流变学的重要客观指标，可以作为监测病程、判断预后、指导用药的重要指标之一[20]。本研究中，笔者拟通过观察血塞通注射液对全血黏度、血浆黏度、红细胞压积和血浆纤维蛋白原含量4项最基本和最核心的指标，研究其对骨科下肢手术术后患者血液流变学的影响，以及预防下肢DVT形成的作用。结果发现血塞通注射液能够有效地改善骨科下肢手术患者术后的血液流变学指标，包括全血黏度、血浆黏度、红细胞压积和血浆纤维蛋白原含量，缓解骨科下肢手术术后患者血液的“高凝”状态，有效地预防下肢深静脉血栓形成的发生。同时中药三七具有止血之功效，不会引起血液凝固学异常，导致出血危险性增加。

国内对深静脉血栓的形成及其可能所致的危害，大部分临床医护人员和高危患者均尚未引起足够重视。因此，应加强对术后深静脉血栓形成研究并积极大力开展相关知识的宣传工作，同时针对DVT发病原因，笔者对骨科术后患者早期实施护理干预，从心理调护、饮食指导、功能锻炼和动态监测评估等不同角度最大程度地干预DVT形成的因素，达到预防DVT形成的目的，从而有利于患者肢体功能迅速的康复，提高患者的生活质量，达到较为理想的治疗效果。这就要求临床护士在骨科术后患者的日常护理工作中，能够通过不断加强自身的业务水平，对患者的病情进行综合全面且专业性的评估，切实了解专科疾病的并发症的危险因素及其可能的危害，并能够提供正确有效的防范。

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流体静力学方程的应用篇8

1 临床资料

1.1 一般资料

病例组63例患者，其中男35例，女28例，平均年龄43.3岁。共计75条肢体，25年，其中左下肢肢体53条，右下肢肢体22条，双下肢12例。病程3年～平均14年。首次手术前诊断均为“下肢静脉曲张”。首次手术分别为：大隐静脉剥脱术：64条肢体，同时行深静脉瓣膜戴戒术3条，行肌襟形成术1条；手术方法不明7条。术后再次就诊时间8个月～15年，平均时间8年，术后复发时间平均2.3年。（附表l）所有患者均无心脏及其他血管方面的疾病。所有患者均行下肢顺行静脉造影、彩色多普勒超声，其中25条行股静脉穿刺造影

1.2诊断方法：

1.2.1所有大隐静脉曲张患者术前详细询问病史和体格检查

1.2.2.均行下肢静脉超声

1.2.3.全部75条肢体均行深静脉顺行造影，其中25条同时行股静脉穿刺造影

1.3检查方法：

1.3.1超声：患者取站立位。充分暴露下肢，双手扶一固定物体，面对检查者.受检肢体完全放松，重心移至对侧肢体，下肢稍外展.依次测量股总静脉（CFV）、股浅静脉（SFV）、大隐静脉（GSV）、小腿中下内侧交通静脉的管径及检测小通静脉有无返流；然后患者背对检查者.测量腘静脉（POPV）的管径。

1.3.2静脉造影，方法：患者取平卧位，使患肢肌肉松弛，踝部及大腿根部行止血带阻断浅静脉血流，穿刺足背浅静脉，持续推入欧苏造影对比剂，透视下观察下肢深静脉及骼静脉血流通畅情况，有无穿通支静脉返流，松开大腿根部止血带，.瓦氏屏气呼吸，造影观察股静脉瓣膜及大隐静脉瓣膜形态及功能，观察股静脉及大隐静脉有无返流，松开踝部止血带，观察浅静脉情况；如需进一步明确髂静脉通情况，可行股静脉穿刺造影：患者卧位，穿刺对侧股静脉，置入鞘管至患侧骼总静脉，推入造影对比剂，主要观察髂静脉通畅情况及有无侧枝循环建立。

2 结果：

患者75条肢体CEAP分级为4级25例，5级28例，6级22例。造影见75条肢体中有70条（93%）可见小腿有穿通静脉返流，75条肢体中有59条可见不同程度股浅静脉瓣膜返流，其中轻度返流约17条（23%），中度返流约28条（37%），重度返流14条（19%），其中3条全程未见瓣膜影。75条肢体中有57条残留大隐静脉（76%），75肢体中有13条肢体表现为髂静脉不通（深静脉血栓形成后综合征）（17.3%），1条为KTS综合症（1.3%），2例为髂静脉受压综合症（2.6%）。

3 结论

下肢静脉曲张手术后复发原因主要是：1.对下肢静脉曲张病因认识不足，忽视深静脉及穿通静脉返流对下肢静脉曲张的作用。2.手术方式选择不当。3.术前误诊，未发现原发病因。4.术后无辅助治疗。术前以影像学检查和功能学评估相结合，可准确了解病情；术中选择恰当的手术治疗方案；术后给于辅助治疗；以减少复发可能。

4 讨论

4.1下肢静脉曲张是多种疾病的共同临床表现，其可分为原发型和继发类。

在针对下肢静脉曲张的进行治疗时，应首先区分其是原发型或继发型。继发型的下肢静脉曲张应首先处理原发病灶，原发病灶经处理后下肢静脉曲张的症状可一定程度的缓解，未解决原发病灶则下肢静脉曲张易复发。因此术前完善的功能学和影像学检查是明确病情及诊断的关键。下肢静脉造影术对于明确下肢静脉曲张原发型或继发型的病变有重要意义，通常被认为是诊断的金标准。造影可清楚显示深、浅静脉和交通支静脉的血流动力学情况。股静脉穿刺造影可更清楚的显示髂静脉和下腔静脉的通畅情况，以排除Cockett综合症及深静脉血栓形成后综合征。彩色多普勒对静脉情况的反映是间接的，但其是无创检查，并且可以对包括下腔、髂外静脉在内的深、浅静脉的血流动力学作出较准确的判断。如果怀疑为布加综合征或先天性下肢静脉畸形，可以通过CTA、MRA检查予以明确。

4.2对下肢静脉曲张的手术方式应行个体化选择，根据不同的病情行恰当的手术方式。

大隐静脉高位结扎术不仅应高位结扎剥脱大隐静脉主干，而且应该结扎其5条属支。持续小腿溃疡者，无一例外在溃疡附近存在功能不全的穿通支静脉，因此应结扎溃疡周围的穿通支静脉。对于考虑伴发深静脉功能不全者，应视情况处理，保守治疗无效，返流为3一4级可考虑行下肢深静脉瓣膜修复治疗。肌襻成形术其缺陷在于仅在走动情况下症状明显减轻，而远期疗效不明确，且对术者操作水平要求较高，故不推广。如果检查发现下肢静脉曲张为继发型，就应首先处理原发疾病，而对静脉曲张的处理宜谨慎。对于深静脉血栓后遗症则根据血流再通情况选择合适的治疗方式，以闭塞为主的部分再通者，一般均以保守治疗为主，亦可考虑行大隐静脉耻骨上转流，效果良好。

4.3如何改善被称为/第二心脏0的肌肉泵功能是血管外科领域有待解决的难题。

下肢静脉曲张患者的腓肠肌在肌纤维类型、超微结构和某些生化指标等均发生明显病理变化，其肌肉泵功能明显下降，静脉压力升高。故术后辅助治疗改善腓肠肌功能是防止复发的强有力措施。术后常规弹力袜3一6月，尝试从强化肌肉锻炼、骨骼肌营养和抗氧化处理等角度治疗，将可能改善其下肢静脉淤血的临床症状，不但抑制浅静脉的扩张，促进深静脉瓣膜叶对合，还能减少腓肠肌收缩时的膨胀变形，提高肌肉泵工作效率。

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流体静力学方程的应用篇9

Abstract：According to the engineering geological conditions of Qingtianhe masonry gravity dam，a three-dimensional finite element model of the overflow dam section was built using the three-dimensional finite element method.The response spectrum method was used to conduct the seismic response and safety evaluation of the dam.In consideration of the load combinations caused by the seismic loading，the most disadvantaged tensile stress superposition principle was adopted to linearly superpose the static and dynamic calculation results，and the comprehensive static dynamic response was obtained.On the basis，the strength and stability against sliding of the dam were analyzed and evaluated.The results showed that the strength of the dam meets the standard requirement under the static and dynamic loadings with seismic intensity of level VII；the safety coefficient of stability against sliding of the dam foundation is 3.47，which is greater than the minimum safety coefficient allowed by the standard；and however，the carrying capacity of dam foundation is insufficient and needs to be reinforced.

Key words：masonry gravity dam；three-dimensional finite element method；mode-superposition response spectrum method；static response；dynamic response；superposition of static and dynamic stress；most disadvantaged tensile stress superposition principle

青天河水库坐落于丹河下游晋豫交界的河南省博爱县境内，是建在丹河中游的一座集灌溉、防洪、梯级发电、旅游于一体的中型水库，属Ⅲ等工程，其主要建筑物级别为3级。大坝坝型为浆砌石重力坝，坝轴呈直线，坝顶高程366.00 m，最大坝高76.0 m，坝顶长159.0 m，顶宽6.3 m，最大底宽50 m左右。上游面在高程350.00 m以上为直立面，350.00 m以下坡度为1∶0.05。河谷中间布置溢流段，长67.5 m，以伸缩缝与左右挡水坝段相连。溢流坝顶高程350.00 m，最大坝高60 m。迎水坡坡度：高程347.50～350.00 m为1∶1，高程310.00～347.50 m为1∶0.05，高程290.00～310.00 m为1∶0.25。坝踵以半径2.0 m圆弧与基岩连接。溢流坝面在336.25 m高程以上为克-奥Ⅱ型曲线，336.25～315.74 m高程坡度1∶0.75，315.50 m高程以下以半径18.5 m反弧与鼻坎相接。鼻坎高程310.00 m，挑角25°。最大坝底宽67.0 m。根据《中国地震动参数区划图》（GB 18306-2001），水库坝址区域50年基准期、超越概率10%的地震动峰值加速度0.10 g，相应地震基本烈度VII度，地震动反应谱周期为0.35 s。根据规范[1-2]之规定，有必要对重力坝坝体进行地震响应分析。本文采用三维有限元法和ANSYS软件，通过振型分解反应谱法[3-4]，对青天河大坝溢流坝段的坝体进行地震响应分析，并将动力分析结果与大坝在正常蓄水工况下静力分析成果进行叠加，从而得到大坝在静动力作用下的坝体应力，据此对大坝的强度及抗滑稳定性进行分析和评价[5]。

1 有限元模型

青天河重力坝溢流坝段典型剖面见图1，根据结构特性以及计算分析要求，将闸门挡水时作用在闸墩上的水压力按集中力作用于闸墩的牛腿上（忽略廊道、机房和闸门等附属结构的影响）[6]。根据大坝断面设计情况，坝体和坝基的材料分区如下：溢流坝段坝身中部采用50号浆砌石砌筑，挑流鼻坎部分采用75号混凝土浇筑，坝身外部采用100号浆砌块石砌筑，厚度按部位分别为1～3 m，在砌石表面浇筑300号混凝土护面。大坝迎水面浇200号混凝土防渗板，面板和坝体砌石之间由长2 m、直径16 mm，间距3 m的锚筋相连。溢流坝面斜坡段为250号混凝土浇筑，最小厚0.7 m；反弧段混凝土浇筑分两层，下层1.5～1.8 m为200号混凝土浇筑，表面0.8～0.2 m为300号混凝土浇筑，混凝土总厚度最小为2.0 m；鼻坎下游直墙为150号混凝土浇筑；反弧段混凝土骨料为白云质灰岩石子，除300号混凝土用遂平砂外，其余用青砂，水灰比1∶0.5～1∶0.6。溢流坝面表层布有钢筋，保护层厚100 mm，斜坡段钢筋直径14 mm，反弧段钢筋直径18 mm，间距均为200 mm。

采用ANSYS建立三维有限元模型，并进行计算分析，坝体及坝基材料均假定为线弹性材料，单元类型采用Solid 45单元。计算坐标系规定：对于三维有限元模型，X轴为顺河向，指向下游为正；Y轴为坝轴线向，指向左岸为正；Z轴为垂直向，指向上方。计算模型范围如下：X方向，以坝轴线为零点，上下游各取约1.5倍坝高（60 m）；Y方向，取一个坝段；Z方向，坝基岩体取约1.5倍坝高。单元划分则采用超单元自动剖分技术生成有限单元，剖分后，溢流坝段的计算模型节点总数为21 395，单元总数为18 272，有限元网格见图2。

2 计算参数和计算工况

2.1 计算参数

静力分析时采用的各材料主要物理力学参数见表1。动力分析时，根据规范[1]，坝体各分区材料的动态弹性模量的标准值较其静态标准值提高30%。

2.2 计算工况

根据规范[1]中的相关规定和青天河大坝的实际情况，选取“正常蓄水位+地震”工况进行计算分析。正常蓄水时，上游水位为359.00 m，相应下游水位290.00 m。计算荷载包括静水压力及相应的扬压力、坝体自重、淤沙压力、浪压力、设计地震作用及动水压力。

2.3 计算分析方法

计算分为两步，首先进行静力计算（正常蓄水位工况），以获得地震前坝体的静应力状态，随后施加地震荷载，进行动力计算（地震响应）。坝体结构动力计算采用振型分解反应谱法，结构模态分析采用子空间迭代法。

2.3.1 静力计算

静力计算分析时，假定坝体及坝基材料均是线弹性的，计算所施加的荷载为：上游正常蓄水位水压力+下游相应尾水位水压力+坝体自重+淤沙压力+坝基面扬压力+浪压力。具体实施的ANSYS命令流可参见文献[7]。

2.3.2 动力计算

动力计算时岩基考虑为无质量弹性地基[8]，库水假定为不可压缩流体，水深处的地震动水压力按式（1）转换为坝面附加质量的形式计入：

Pw（h）=7ahρw[KF（]h[KF）]/8[JY]（1）

式中：Pw（h）为坝面水深h处的地震动水压力代表值；ah为水平向设计地震加速度代表值，地震烈度为Ⅶ度时，对应值为0.1 g；ρw为水的密度；h为水深。

采用子空间迭代法进行溢流坝段的模态分析[9]。为了保证计算精度，规范[1]建议应计算尽可能多的振型以进行组合，但相关研究表明对于重力坝这样的大型水工结构物，地震作用效应贡献最大的是前几阶振型，一般取5～10阶振型即可满足计算精度要求[10-11]，因此，本文振型组合只考虑前10阶进行计算，其中前6阶振型见图3。

由图（3）可知，坝体第一阶振型以横河向水平振动为主，第二阶和第四阶振型以顺河向水平振动为主，第三阶振型以竖向振动为主，第五阶振型以后有扭曲变形趋势，第五阶振型以横河向为主的扭转，第六阶振型则是以顺河向为主的扭转。总体来看，大坝的振动特点符合一般重力坝的自振规律。

将模态分析得出的坝体各阶频率和反应谱谱值输入，进行反应谱分析，并进行10阶模态扩展，得出各阶反应谱分析结果。反应谱分析和模态扩展的流程及命令流，可参见文献[12]。考虑重力坝总地震作用效应时，采用SRSS方式将各阶振型的地震作用效应进行组合[13]，即取各阶地震作用效应平方和的平方根作为总地震效应。

2.3.2 静动叠加方法

由于任何水工结构物都不可能仅受地震荷载作用，要完整考虑坝体的应力状态，需要将静力计算结果与动力计算结果进行叠加[12]。由振型分解反应谱法计算出的应力为绝对值，而静力荷载作用下的应力有正有负，因此，如何进行静力计算结果与动力计算结果的叠加是重力坝抗震安全评价时首要解决的问题[14]。由于混凝土类材料的抗拉强度远小于抗压强度，进行大坝安全评价时，通常首要关注材料的抗拉强度是否满足规范要求。因此，限于篇幅，考虑静动荷载共同作用时，本文采用受拉最不利组合原则[15]，按应力同向或反向直接叠加的方法将由反应谱法计算所得的动力响应与大坝在正常蓄水位工况下的静力响应进行叠加，由此得到的拉应力是偏于安全的，但压应力却有所减小。

3 计算结果分析

3.1 坝体静应力状态分析

只考虑静力荷载作用（正常蓄水位工况）时，取坝体最高的中间剖面为控制断面，则该剖面应力分布见图4（拉应力为正，压应力为负）。

由图4可知：（1）坝体最大第一主应力（拉应力）出现在上游混凝土面板与基岩交接处，此处由于坝踵以半径2.0 m圆弧与基岩连接，从而大大减小了坝踵处应力集中的程度，最大拉应力值为0.31 MPa，远小于200号混凝土防渗面板的轴心抗拉强度1.0 MPa，满足规范[16]要求。（2）坝体垂直向最大拉应力为0.20 MPa，同样也出现在坝体上游坝踵处，拉应力区宽度很小，满足规范[16]规定的拉应力区宽度小于坝底宽度0.07倍的要求。最大垂直向压应力为-2.28 MPa，出现在下游坝址处，范围很小，为应力集中所致。根据文献[17]，青天河大坝地基允许承载力为2 MPa，为大坝安全考虑，在实际工程中需对坝基进行加固处理。（3）坝体内部浆砌石区没有出现拉应力，压应力范围在-0.11～-0.73 MPa，应力值较小。由于坝体内部浆砌石材料与外部包裹的混凝土材料的性质差异，在砌石材料与混凝土材料接触面部位出现应力突变现象，这与混凝土重力坝应力分布情况不同。

整体来说，正常蓄水位工况，只考虑静力荷载作用时，溢流坝段坝体应力满足规范要求，但坝基需要进行加固处理。

3.2 坝体动应力响应分析

只考虑地震荷载作用时，同样取坝体中间剖面为控制断面，动应力分布见图5。

由图5可知，各项动应力的最大值均出现在坝体表面，坝体内部动应力相对较小，坝体最大第一主应力为1.20 MPa，出现在下游溢流面斜坡段与反弧段交接处，最大第一主应力出现在该处可能是由于浆砌石坝体的弹性模量远小于混凝土的弹性模量，反弧段下部浆砌石坝体的变形较大，从而导致了反弧段混凝土应力的增大；坝踵部位由于采用半径2.0 m圆弧与基岩连接，有效的减小了应力集中的程度，最大第一主应力为1.06 MPa；坝址部位存在一定的应力集中，最大第一主应力为0.78 MPa。坝体垂直向最大动应力为1.16 MPa，出现在闸墩与下游溢流面相接的拐角处，范围很小，属于应力集中现象；坝踵坝趾部位应力分布同第一主应力分布，最大垂直向动应力分别为1.03 MPa和0.75 MPa。

3.3 大坝抗震安全评价

将动力分析结果与正常蓄水位工况下静力分析成果进行叠加，从而可得大坝在静动荷载共同作用下的坝体应力，据此对大坝进行抗震安全分析和评价。

3.3.1 应力分析

在静动荷载共同作用下，坝体中间剖面应力分布见图6。

由图6可知，静动荷载共同作用下应力分布规律与静力荷载单独作用下计算所得应力分布规律类似，极值出现部位大体相同。坝体最大第一主应力（拉应力）值为1.17 MPa，出现在坝踵处。坝体垂直向最大拉应力为1.03 MPa，同样出现在坝体上游坝踵处；最大垂直向压应力为-1.83 MPa，出现在下游坝趾处，范围很小。坝体内部浆砌石区没有出现拉应力，压应力范围-0.04～-0.40 MPa，应力值较小。根据规范[1]，坝体材料在地震荷载作用下材料的抗拉强度也较静力情况下增大30%，考虑静动荷载共同作用时，坝体上游200号混凝土防渗面板的动态抗拉强度为1.30 MPa，最大第一主拉应力小于混凝土的动态抗拉强度，同时拉应力区宽度很小，远小于坝踵至帷幕中心线的距离，满足规范[16]关于拉应力区宽度的规定，故大坝在正常蓄水位遭遇地震作用，坝体强度满足规范要求。

值得注意的是，如前文所述，本文只按受拉最不利组合原则叠加动应力场与静应力场，由此方法得到的坝体拉应力是偏于安全的，但压应力有所减小。因此，静动应力叠加后，坝趾处最大垂直向压应力小于静力荷载单独作用时坝址处的最大垂直向压应力，同时也小于地基允许承载力2 MPa。但若按受压最不利组合原则，即应力反向时由静应力场与动应力场直接相减，则坝趾处垂直向压应力将超过地基允许承载力，因此，在实际工程中需对坝基进行加固处理。

3.3.2 抗滑稳定分析

根据文献[17]，青天河大坝坝基处没有明显的贯穿性裂缝扩展，因此本文只对坝基面的抗滑稳定进行分析和评价。根据规范[2]给出的抗剪断强度公式，计算坝基面的抗滑稳定安全系数。用有限元法计算时，按照对坝体稳定最不利的原则，将静力和动力计算所得的应力场进行叠加，得到静动荷载共同作用下坝体的应力场，然后提取模型坝基面各节点的法向应力和剪应力，由此计算出坝基面上全部竖向荷载和切向荷载，并最终得到坝基面上的抗滑稳定安全系数，相应公式如下：

4 结论

（1）根据青天河浆砌石重力坝的实际情况，建立了溢流坝段的三维有限元模型。对静力荷载作用下（正常蓄水位工况）溢流坝段应力分布情况进行了计算分析。结果表明，在静力荷载作用下，坝体外部混凝土区的压应力远小于混凝土材料的抗压强度，拉应力也满足规范要求；坝体内部浆砌石区没有出现拉应力，压应力值很小，满足规范要求；但坝基承载能力不足，需进行加固处理。

（2）按受拉最不利组合原则将静力计算结果与动力计算结果进行了叠加，结果表明在静动荷载共同作用下，坝体应力分布规律与静力荷载单独作用下计算所得应力分布规律类似，极值出现部位大体相同，坝体强度满足规范要求。根据刚体极限平衡原理，对大坝沿坝基面的抗滑稳定进行计算分析，结果表明地震工况下大坝沿坝基面抗滑稳定系数满足规范要求。

（3）有限元法计算结果表明，大坝坝踵处以半径2.0 M圆弧与基岩连接，不仅可以大大减小坝踵处应力集中的程度，同时对增加坝体的抗滑稳定性也是有利的。

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流体静力学方程的应用篇10

1发病原因

VC是一种血管性疾病，以精索内蔓状静脉丛的不同程度扩张和迂曲为特点。按病因可分为原发性及继发性VC两种。Gat[2]等认为VC是一种双侧性血管疾病，早期多表现在左侧，因为左侧精索静脉蔓状静脉从在腹股沟管会合后垂直上行，行程长且以直角汇入左肾静脉，不同于右侧以斜角汇入下腔静脉，两侧静脉压不同，左侧静脉压高于右侧静脉压。原发性VC可能由血管内压力增高，左侧精索静脉行程长并呈直角汇入左肾静脉、肠系膜上动脉和主动脉压迫左肾静脉，影响左精索内静脉回流，即为“胡桃夹”现象（NCS），精索内静脉周围的结缔组织薄弱及静脉瓣膜功能障碍、关闭不全，精索静脉管壁组织结构异常，精索静脉解剖变异，提睾肌发育不全等引起。而继发性VC的病因可能有：肾肿瘤压迫深静脉，肾积水，异位血管或腹膜后肿瘤等。

3发病机制

至今为止，对VC引起不育的病理机制尚未完全阐明。在正常情况下，阴囊内的温度较直肠温度低2-3℃，由于VC使精索蔓状静脉从引起回流不畅或精索瓣膜损坏导致血液倒流，形成局部静脉扩张迂曲，使阴囊内的温度接近直肠的温度，睾丸长期持续处于高温状态，，睾丸内生精过程需在一个较躯体中心温度低的环境中才能正常进行，而这种病理变化亦会干扰正常的生精过程，精子受到抑制导致男性不育。VC导致血液返流到睾丸，返流的血液中含有大量代谢产物，如肾上腺素，儿茶酚胺等，这些物质对睾丸生精功能产生影响，另外两侧精索蔓状静脉丛之间存在着丰富的吻合支，左侧血液可通过交通支流注到右侧，从而影响两侧睾丸的功能，使精子生成障碍，甚至出现睾丸萎缩。由于静脉回流受阻，影响了睾丸的血液循环，导致血液内的CO2蓄积，造成乳酸的蓄积，引起睾丸内静脉血液淤积，小血管栓塞，局部微循环灌注不良，这种因素持续最终可导致睾丸内Leyding细胞和生精干细胞功能不良而影响患者生育.这就是医学界提出的睾丸湿度升高，毒物反充，自由基损害学说。动物实验已经证明：VC对睾丸组织的影响，睾丸血管病变是睾丸组织损害的最早期部位，继发细胞基膜水肿，引起支持细胞和生精细胞缺血，缺O2，CO2潴留，营养物质缺乏，睾丸微循环障碍，使精原细胞的分化成熟障碍，支持细胞的功能障碍，综合的结果是睾丸生精功能下降，精子密度，活力，活动率下降，畸形精子增加，最终导致不育。

随着VC病程的进展，其可以损害睾丸间质细胞，导致睾酮（T）下降，而外周血中性激素水平的改变可以反馈地影响下丘脑-垂体-睾丸轴，使血清促性激素释放激素（GnRH）、卵泡刺激素（FSH）和黄体生成素（LH）升高，导致睾丸生精功能异常。

另外，VC引起精子畸形率增高的可能原因有：（1）VC引起睾丸局部温度升高。引起精液质量变差，畸形率升高。（2）睾丸组织缺氧，CO2增多引起静脉血液淤积，碳酸含量升高，造成乳酸蓄积，乳酸蓄积能干扰睾丸的正常代谢，精子生成减少，畸形率增高，精子活力和顶体完整率降低。（3）VC使精子核DNA损伤，从而导致精子发生异常，畸形精子增多。男性不育患者的VC，与精子核DNA损伤水平的增加有重大的相关性[3]。 (4)活性氧使精液具有高水平的氧化应激（oxidative stress，OS）。（5）NO增加。影响睾丸间质细胞，睾丸支持细胞及精子，对精子形态和功能都有影响。（6）VC引起细胞凋亡。（7）可能引起Y染色体微小缺失。

4临床表现

患者常常由于缺乏自觉症状而得不到及时诊治，最终导致部分患者生精能力受损。少数患者自诉阴囊坠胀不适感。

5临床诊断

VC可以在一定程度上引起精子密度低下，活率、活力降低，不成熟精子增多[4]，畸形率升高。然而常规的精液分析中的精子密度、活力、存活率以及未经染色的精子形态检测结果，难以对这些患者生育能力受损的情况进行及时准确的判断[4-5]。采用染色的方法和严格按照WHO标准进行精子形态学分析，有助于对不育患者生育力受损程度的评价，也有利于规范操作和统一分析标准。

所以对精液常规检查示精子密度低下，活率，活力低，畸形率高的患者，均建议进行彩色多普勒血流显像仪（CDFI）检查，CDFI可直观，准确的观察精索静脉曲张的扩张程度，血流状态，是目前无创、准确的诊断途径。

CDFI的临床诊断标准为：（1）临床型VC：平静呼吸下精索静脉丛中至少检测到3支以上的精索静脉，其中1支血管内径>2.0mm或增加腹压时静脉内径明显增大，或作Valsalva实验后静脉血液明显返流；（2）亚临床型VC：精索静脉内经≥1.8mm，平静呼吸不出现血液返流，Valsalva试验出现返流，返流时相≥800ms。[6]

6治疗方法

首先应排除肾肿瘤，肾积水，腹膜后肿瘤，异位血管等继发性因素。

原发性VC伴有不育或精液异常者不论症状轻重均为治疗指征，目前手术治疗有开放手术、腹腔镜手术、经腹膜后高位结扎精索静脉三种，经腹膜后高位结扎精索静脉相较于精索静脉曲张手术和腹腔镜手术具有手术创伤小，不易损伤其他血管，不易漏扎精索静脉，手术时间短，手术费用低及术后并发症，复发率低等优点，是单侧精索静脉曲张的首选治疗方法。有研究表明VC结扎术后精子密度和活动度均有明显提高，精子的畸形率较术前明显改善，且对VC的患者应早期治疗，避免漏扎与精索内伴行的静脉。

国内众多研究表明手术联合药物（如肌注HCG，口服维生素E，维生素C[7]，或者给予益气活血，补肾益精为主的中药[8]治疗的精液参数改善程度和妊娠率均明显优于单纯手术的治疗。HCG的药理作用与LH类似，作用于睾丸间质细胞膜上的结合受体，增加局部雄激素浓度，促进睾丸，附睾组织对雄激素的反应，增强生精功能[7]，改善精液质量，提高妊娠率。另外克罗米芬是一种非甾体类雌激素受体拮抗剂，能竞争性结合下丘脑，垂体部位的雌激素受体，从而减弱体内正常雌激素的负反馈效应，致使内源性的GnRH、FSH、LH分泌增加，进而作用于睾丸的间质细胞，支持细胞，生精细胞，调节、促进生精功能；克罗米芬能够影响整个下丘脑-垂体-睾丸轴，纠正性腺轴系统激素失衡状态。

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流体静力学方程的应用篇11

本研究对象共80例，均为2007年1月~2011年4月在我科行全髋置换术患者。将其随机分为研究组和对照组。研究组40例，男28例，女12例；平均年龄（64.5±8.9）岁。对照组40例，男30例，女10例；平均年龄（63.9±9.7）岁。患者均已排除急性炎症性皮肤病、心功能不全、丹毒、深部静脉血栓性静脉炎、肺水肿、急性静脉血栓、不稳定性高血压等病史，并自愿行空气波压力治疗仪治疗。两组患者在年龄、性别、手术方法等一般资料方面比较，差异无统计学意义（P ＞ 0.05）。

1.2 方法

两组患者行全髋关节置换术，术后均采用术后常规护理，如抬高患肢、下肢保暖、应用抗凝药物及功能锻炼等。研究组患者在术后常规护理的基础上，应用韩国产新型空气波压力治疗仪进行早期干预治疗，使用前检查其性能完好，并告知患者使用目的、方法以及使用时的感受和注意事项，将患肢放于压力带中拉锁固定，接管口与压力带接口连接，勿松动，调节压力，每日2次，每次30 min，连续10 d。制订并发放仪器使用效果评价表，通过对肢体疼痛、肿胀及舒适度等方面进行评价，评定空气波压力治疗仪的效果。

1.3 观察指标

两组患者在术后10 d根据视觉模拟评分法（visual analogue pain scale，VAS）进行评分，其中满分为10分，无痛为0分，最痛为10分。记录患者疼痛程度，测量患肢肿胀指数[（术后小腿中段最大周径-术后对侧小腿中段最大周径）/术前相应部位周径×100%]。

术后10 d由本院超声科同一名医生对两组患者行彩色多普勒超声，检查是否发生深静脉栓塞，发现有静脉栓子形成时，记录栓子直径，该超声科医生对本研究不知情。

1.4 深静脉血栓的诊断依据

深静脉血栓的诊断均根据临床症状来进行评定，主要表现为患肢肿胀、疼痛、皮肤瘀血、皮温升高、腓肠肌压痛明显，站立及行走时疼痛加剧，并结合彩色多普勒超声检查进行确诊。

1.5 统计学方法

采用SPSS 13.0统计软件包进行统计学分析，计量资料以均数±标准差（x±s）表示，组间比较采用t检验，等级资料采用秩和检验。计数资料以率表示，采用χ2检验。以P < 0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 两组静脉栓子检出率及栓子直径比较

术后10 d两组均未发生血栓栓塞，但多普勒彩超检出静脉栓子。患者静脉栓子检出率比较，研究组下肢栓子检出率低于对照组，差异具有高度统计学意义（P < 0.01）。两组患者栓子直径比例情况比较，差异无统计学意义（P > 0.05）。见表1。

2.2 术后10 d两组疼痛程度、肿胀指数情况比较

术后10 d研究组患者肢体疼痛、肿胀都明显减轻，患者均感舒适。研究组的疼痛程度、肿胀指数均明显小于对照组，差异均有统计学意义（均P ＜ 0.05）。见表2。

3 讨论

全髋置换术是一种成功、成熟的骨科治疗技术，在解除患者疼痛、恢复关节功能、提高患者生活质量方面取得了满意效果。全髋置换术的成功与患者的术后康复护理密切相关。早期综合康复治疗护理对髋关节置换患者术后促进关节功能恢复、缓解疼痛、提高日常生活能力具有重要意义[2]，但术后护理中由于患者惧怕疼痛，担心关节脱位等不愿进行锻炼。空气波压力治疗仪是一种物理性、非介入性治疗，通过空气波的反复膨胀和收缩，获得指压和按摩效果，改善血液循环[3]。表1结果显示，两组患者术后10 d均未发生血栓栓塞，但研究组静脉栓子检出率明显低于对照组（P ＜ 0.01）。新近形成的血栓，由于血纤溶酶原的激活和白细胞分解释放的溶蛋白酶可使血栓溶解。血栓溶解过程取决于血栓的大小及血栓的新旧程度。虽然两组患者检出栓子的直径差异无统计学意义，但研究组以自行吸收栓子直径（0.1～0.3 cm）为主，对照组9例静脉栓子直径≥0.4 cm，发生血栓栓塞的危险增加，对其加强溶栓治疗的同时使用空气波压力治疗，出院前多普勒超声复查栓子直径

全髋置换术后护理是保证手术治疗成功的重要因素，直接影响手术效果及患者的生活质量[5]。术后早期适当的康复锻炼，减少周围组织粘连，增加周围肌肉群的力量，对促进患肢静脉血液回流，减轻疼痛及肿胀有重要的作用，而疼痛的缓解有利于患者主动配合治疗护理。但也有学者认为，过早活动与负重可导致假体松动、移植骨移位、更换关节脱位等。使用低分子肝素及小剂量华法林，可以明显降低血栓栓塞的发生率，但华法林等抗凝药物易造成出血等并发症[6]。因此，采用药物以外的方法来预防血栓栓塞的发生越来越受到重视。本研究所应用的空气波压力治疗患者感觉更为舒适。挤压方向与人体血液流动方向保持一致而产生有效的生理性机械引流效应，可以加快肢体血液流通，明显改善血液循环，达到扩张、活化血管的效果，并且有效防止肌肉萎缩[5]。它用机械方式替代了人工按摩，减少了工作量，空气压力波治疗仪有效提高了患者的生活质量。

综上所述，对于全髋置换术后的护理，应用空气波压力治疗仪对其进行早期干预治疗，能有效地加速下肢静脉回流，改善局部组织代谢的内环境，增加内源性纤维蛋白溶解酶原活性，减轻疼痛和肿胀，防止下肢深静脉血栓形成，为降低全髋置换术后护理并发症、促进患者早日康复开拓了一条新途径。此操作简便易掌握、安全、舒适、经济实惠，值得临床进一步推广。

全髋置换术是目前关节成形术中最为成功的外科技术，在解除患者疼痛，恢复关节功能，提高患者生活质量方面具有其他任何方法无可比拟的优越性[1]。空气波压力治疗能够促进静脉及淋巴回流，加强动脉灌注，使局部代谢产物和炎性致痛物质得以消除，起到消除水肿、止痛和预防血栓栓塞的作用。为探讨其在全髋置换术后护理中的应用价值，笔者对全髋置换术后患者早期应用空气波压力治疗仪，收到满意的效果，现报道如下：

1 资料与方法

1.1 一般资料

本研究对象共80例，均为2007年1月~2011年4月在我科行全髋置换术患者。将其随机分为研究组和对照组。研究组40例，男28例，女12例；平均年龄（64.5±8.9）岁。对照组40例，男30例，女10例；平均年龄（63.9±9.7）岁。患者均已排除急性炎症性皮肤病、心功能不全、丹毒、深部静脉血栓性静脉炎、肺水肿、急性静脉血栓、不稳定性高血压等病史，并自愿行空气波压力治疗仪治疗。两组患者在年龄、性别、手术方法等一般资料方面比较，差异无统计学意义（P ＞ 0.05）。

1.2 方法

两组患者行全髋关节置换术，术后均采用术后常规护理，如抬高患肢、下肢保暖、应用抗凝药物及功能锻炼等。研究组患者在术后常规护理的基础上，应用韩国产新型空气波压力治疗仪进行早期干预治疗，使用前检查其性能完好，并告知患者使用目的、方法以及使用时的感受和注意事项，将患肢放于压力带中拉锁固定，接管口与压力带接口连接，勿松动，调节压力，每日2次，每次30 min，连续10 d。制订并发放仪器使用效果评价表，通过对肢体疼痛、肿胀及舒适度等方面进行评价，评定空气波压力治疗仪的效果。

1.3 观察指标

两组患者在术后10 d根据视觉模拟评分法（visual analogue pain scale，VAS）进行评分，其中满分为10分，无痛为0分，最痛为10分。记录患者疼痛程度，测量患肢肿胀指数[（术后小腿中段最大周径-术后对侧小腿中段最大周径）/术前相应部位周径×100%]。

术后10 d由本院超声科同一名医生对两组患者行彩色多普勒超声，检查是否发生深静脉栓塞，发现有静脉栓子形成时，记录栓子直径，该超声科医生对本研究不知情。

1.4 深静脉血栓的诊断依据

深静脉血栓的诊断均根据临床症状来进行评定，主要表现为患肢肿胀、疼痛、皮肤瘀血、皮温升高、腓肠肌压痛明显，站立及行走时疼痛加剧，并结合彩色多普勒超声检查进行确诊。

1.5 统计学方法

采用SPSS 13.0统计软件包进行统计学分析，计量资料以均数±标准差（x±s）表示，组间比较采用t检验，等级资料采用秩和检验。计数资料以率表示，采用χ2检验。以P < 0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 两组静脉栓子检出率及栓子直径比较

术后10 d两组均未发生血栓栓塞，但多普勒彩超检出静脉栓子。患者静脉栓子检出率比较，研究组下肢栓子检出率低于对照组，差异具有高度统计学意义（P < 0.01）。两组患者栓子直径比例情况比较，差异无统计学意义（P > 0.05）。见表1。

2.2 术后10 d两组疼痛程度、肿胀指数情况比较

术后10 d研究组患者肢体疼痛、肿胀都明显减轻，患者均感舒适。研究组的疼痛程度、肿胀指数均明显小于对照组，差异均有统计学意义（均P ＜ 0.05）。见表2。

3 讨论

全髋置换术是一种成功、成熟的骨科治疗技术，在解除患者疼痛、恢复关节功能、提高患者生活质量方面取得了满意效果。全髋置换术的成功与患者的术后康复护理密切相关。早期综合康复治疗护理对髋关节置换患者术后促进关节功能恢复、缓解疼痛、提高日常生活能力具有重要意义[2]，但术后护理中由于患者惧怕疼痛，担心关节脱位等不愿进行锻炼。空气波压力治疗仪是一种物理性、非介入性治疗，通过空气波的反复膨胀和收缩，获得指压和按摩效果，改善血液循环[3]。表1结果显示，两组患者术后10 d均未发生血栓栓塞，但研究组静脉栓子检出率明显低于对照组（P ＜ 0.01）。新近形成的血栓，由于血纤溶酶原的激活和白细胞分解释放的溶蛋白酶可使血栓溶解。血栓溶解过程取决于血栓的大小及血栓的新旧程度。虽然两组患者检出栓子的直径差异无统计学意义，但研究组以自行吸收栓子直径（0.1～0.3 cm）为主，对照组9例静脉栓子直径≥0.4 cm，发生血栓栓塞的危险增加，对其加强溶栓治疗的同时使用空气波压力治疗，出院前多普勒超声复查栓子直径

流体静力学方程的应用篇12

[中图分类号]Q813 R318.01 [文献标识码]A [文章编号]1008-6455（2009）03-0405-03

Application of mechanical loading in vitro with constructing tissue-engineered cartilage

TIAN Tian1,ZHANG Qing-guo2

(1.Department of Plastic Surgery, Affiliated Zhongda Hospital, Southeast University, Nanjing 210009,Jiangsu,China; 2.Auricular Reconstructive Center of Plastic Surgery Hospital,Chinese Academy of Medical Science, Beijing 100144, China)

Abstract: Mechanical factor is one of the most important factors in cartilage tissue engineering. Recently,this research study have been revealed that mechanical loading can stimulate the release of extracellular matrix, changes the neo-metabolic activity of cultured chondrocytes in 3D scaffolds, and subsequently accelerate the growth and remodeling of cartilage tissue. The aim of review is to discuss the promotion of proliferation and secretion of chondrocytes by mechanical factor, mechanisms by which chondrocytes respond to mechanical signals, and the applications of bioreactor in cartilage tissue engineering.

Key words: mechanical loading; chondrocyte; mechanical signal; bioreactor; cartilage tissue engineering

多种原因造成的关节软骨病变比较常见，软骨损伤后缺乏自愈能力，寻找软骨缺损修复的方法一直是临床的难题。近年来，随着组织工程学技术的发展，开展体外构建组织工程化软骨的研究越来越被人们重视。适当的力学刺激因素可以在一定程度上克服传统软骨细胞培养条件的不足，满足细胞在可吸收聚合物中的营养需要，减少处于中心部位的软骨细胞由于营养不良或代谢不畅而导致的生长迟滞甚至死亡。因此，对软骨细胞进行三维立体培养时，研究力学刺激对细胞的影响、力学信号的传导机制以及应用生物反应器对体外培养的细胞大规模扩增都将对软骨组织工程的发展有着非常重要的意义。

1软骨组织的生物力学性状

软骨由软骨细胞和软骨基质构成，软骨细胞包埋于软骨陷窝内，软骨基质由软骨细胞产生和分泌。软骨基质主要由胶原和蛋白多糖组成。胶原纤维在软骨的不同层面排列形成不同结构，具有很强的拉伸性能；蛋白多糖凝胶分散在胶原纤维网之间，本身不具有抗压作用，但由于蛋白多糖有很强的吸水膨胀性，加上蛋白多糖上经常有固定负电荷互相排斥，使它有充分扩展倾向，而这个倾向却被周围的胶原纤维网约束了，最终两者达到压力平衡[1]，使软骨内部在未受外力时就存在一个膨胀压（渗透压）。当外力大于膨胀压时，引起液体外流，蛋白多糖浓度增加，渗透压增大以对抗外压力，同时将压力传递给胶原纤维，使压应力转化为张应力。因此，外界因素如异常应力导致蛋白多糖、胶原的减少、破坏或微细结构的改变等，都会引起关节软骨力学性能的变化。

2力学刺激的应用

2.1 压力：压力是正常人体关节软骨最主要的受力，可以将其看成是由一系列随时间变化的动态成分和随时间缓慢发展的静态成分组成[2]，因而体外研究实验多采用的压力方式有两种：一种是持续静压力，另一种为动态压力。

静压力多为早期研究所关注的加载方式，它的施加使组织保持持续恒定的压缩状态，但普遍发现基质的合成将受到抑制。近年的研究对于静压力的作用效果有更深一步理解，Quinn 等[3]认为静压力使培养基内可溶物质运输受限，而导致软骨细胞代谢水平下降，Ragan 等[4]发现40h持续静压力只是促使新合成的蛋白多糖分子流失到培养基中，并不伴随蛋白多糖分子的大小、成分的改变，认为静压力不引起细胞代谢途径的变化。

研究发现，在循环动态压力作用下，软骨组织内四种物理特性发生变化：静水压、毛细液流及其引起的离子浓度与电荷变化、流能和组织与细胞变形。Huang 等[5]分组对骨髓间充质干细胞施加周期性压力(强度为压缩10%、频率为1 Hz，4 h/d)，处理3、7、14天后, 发现TGF-β1 干预组、压应力干预组、TGF-β1与压应力复合干预组的TGF-β1 及软骨分化标志物的表达, 均较静止对照组增强，提示压应力可能促进骨髓间充质干细胞的软骨性分化，并推断其通过增强TGF-β1基因表达来调节。一些生长因子也与力学刺激具有某种联系，如生理范围内的正弦动态压力刺激可使胰岛素样生长因子-1(IGF-1)对关节软骨蛋白及蛋白多糖合成的促进作用的时间提前，提示力学作用不但可以单独刺激关节软骨细胞，还可促进IGF这种可溶性细胞生长因子与相对分散的单个细胞的结合[6]。这也提示联合应用力学因素和生物活性因子优于应用单一方法，可以更有效地进行体外软骨组织构建和体内缺损的修复。

2.2 流体静压力：流体静压力，也有称其为生理液态压力，是生理活动时对软骨细胞影响最大的力[7]。实验表明选用的间歇性流体静压力负荷低于或近似于生理水平(1～10MPa)，将不会引起细胞形变[8]，并能提高软骨细胞蛋白多糖和Ⅱ胶原的mRNA 的表达水平[9]，对基质的合成、积累有重要作用；而超过生理范围的持续高流体静压力则会改变细胞骨架结构、破坏高尔基体，导致正常的软骨细胞向关节炎样细胞变化[10]。

2.3 剪切力：流体剪切力是机体内微环境重要组成部分。目前，流体剪切应力模型有锥板流动室、平行平板流动室、板板流动室、圆柱管流动室和径向流动室。李洪鹏等[11]利用平行平板流动室对人骨髓间充质干细胞加载0.5Pa 的流体剪切力30min后，发现细胞增殖能力提高，细胞活性增强，S期细胞百分比较对照组增高约180%。Malaviya等[12]将3.5Pa的流体剪切力作用到单层培养的牛原代关节软骨细胞上，96h后发现流体剪切力可明显促进软骨细胞的增殖，施加剪切力组培养液中的TGF-β1是静止组的3.5倍，培养液起到了有丝分裂原的作用；当用抗TGF-β1抗体或抗TGF-β1II型受体抗体时，这种作用被阻断，但由于阻断作用是部分的，可以推测流体剪切力促进软骨细胞的增殖是部分TGF-β1及其受体介导的。Waldman等[13]选用小幅度的剪切力（1%～3%应变），先将软骨细胞种植在生物陶瓷支架中，让其自由生长4 周后，再施加间歇性剪切力作用4周，结果发现8 周后的样本对比未加力组，无论从厚度、脱水重量、压缩模量、平衡模量还是蛋白多糖、胶原量都显著增加，这可能与剪切力作用改变了细胞外基质超微结构有关，有待进一步研究。

2.4 离心力：离心力的施加主要是利用复合物在离心机内高速旋转，从而对复合物产生离心力，该办法不要求特殊设备，较为简单。将高密度软骨细胞接种在离心管内，离心力可能发挥了类似生物体内应力的作用，可以使软骨细胞按固定方向进行空间排列，在支架材料中形成一定的初期分布，有利于营养物质的交换和细胞的增殖代谢。孔清泉等[14]将软骨细胞种植在脱细胞软骨基质材料上，并移入离心管中培养，每天取出离心管置于离心机上离心3次，每次离心时间20min，相对离心力约为200g，复合物培养至8 周后与静态培养组比较发现，离心力的作用主要是能刺激软骨细胞分泌GAG和Ⅱ型胶原增加，并使该类软骨组织具一定层次排列结构，而静态培养的类软骨组织排列较为紊乱。刘天一等[15]研究离心力和摇床力对三维支架软骨诱导剂培养的猪骨髓间充质干细胞向软骨分化的影响，发现第4 周和8 周时，两组实验组的细胞材料复合物形状保持良好，细胞生长情况、软骨陷窝形成、蛋白多糖沉积及Ⅱ型胶原合成均明显优于对照静止组，从而表明种子细胞体外构建组织工程化软骨中, 施加力学刺激也可以促进软骨组织成熟。

2.5 张力：在生物体运动过程中, 细胞组织常常受到动态的牵拉应力作用, 体内牵拉力是通过细胞外基质传递到细胞的，因此张应力学模型通常是以弹性膜为基底材料，利用模板、液体或气体对基底膜施加可控的位移或压力作用, 引起培养膜发生弹性变形, 从而使粘附于膜上的细胞受到相应的张应变作用。Wright等[16]对体外培养的人长骨关节软骨细胞施以牵张力后发现，细胞cAMP及蛋白多糖的合成增加。低频率、低强度的牵张力可促进软骨细胞合成分泌蛋白多糖，而高频率、高强度的牵张力则抑制蛋白多糖的合成和分泌[17]。所以适当的张力可促进单层培养软骨细胞的增生和分泌，这与体内研究的结果一致。

3力学载荷可能的信号传导机制

力学刺激体外细胞所引起一系列的变化，是通过一定的途径, 将细胞外力学信号传导至细胞内，从而启动或调节相关的基因蛋白表达分布。国内外大量研究表明，机械载荷刺激细胞组织后，其基本的机械力学信号转导机制与调节过程具有相同信号途径，主要为3 条：通过细胞外基质信号-跨膜整合素-细胞骨架构像改变对信号的传递，激活细胞膜力敏感离子通道介导细胞内钙离子水平升高，触动G蛋白偶联酪氨酸激酶磷酸化与促分裂原活化蛋白激酶调节的级联反应, 各信号分子之间存在网络状调控, 最后导致转录因子的激活。戚孟春等[18]用过高的牵拉应力(4 000με,0.5Hz)系统干预骨髓间充质干细胞后，激光共聚焦显微镜观察到细胞骨架F-actin解聚和重排, 并诱发部分细胞发生凋亡，表明细胞骨架是骨髓间充质干细胞传导力学信号通路中重要的一环。整合素对于许多类型的细胞粘着于细胞外基质蛋白具有重要作用，是介导力学的重要物质，因为它们能够与肌动蛋白结合的蛋白质相互作用，通过细胞骨架来与细胞外基质产生联系。Holmvall等[19]在软骨细胞中及软骨肉瘤细胞中均可分离到α1β1和α2β1整合素，能够表现与软骨特异性基质成分II型胶原的高亲和性；在力学刺激下，基质成分II型胶原及整合素mRNA均明显升高，而β1整合素亚单位并未改变，α5或α2整合素有所升高，α2β1整合素与II型胶原结合位点很可能介导了力学刺激。

4生物反应器的应用

目前体外软骨构建技术主要存在组织“空心”、力学强度差以及难以精确塑形等问题。生物反应器的出现及其在软骨组织工程中的应用为解决这些问题带来了希望[20]，主要是因为它能模拟体内微环境，为细胞生长传输物质，并可施加各种力学刺激，弥补体外培养条件的不足。因此，生物反应器已逐渐成为软骨组织工程的一个重要研究领域。

4.1 机械搅拌式生物反应器：该生物反应器的支架-细胞复合物悬在反应器的瓶塞上，支架周围加入培养液，位于培养瓶底部的磁棒不断搅拌，每隔数日更换培养液以保持营养。这种生物反应器的剪力梯度与营养酸碱度变化曲线及不均匀的物体交换率可影响细胞生长。然而，这样的培养体系能使CO2和O2的浓度达到一个类似正常的平衡状态，避免静态培养中O2的降低和CO2的聚集[21]。

4.2 灌注式生物反应器：该生物反应器用继发性液流替代机械性搅拌，通过蠕动移液泵使培养液循环流动。其中的细胞处于一个动态层流场且时刻保持恒定营养供应的环境，同时还避免了常规一次性全部换液带来的培养环境的骤变[22]。与振荡式生物反应器相比，它所培养的细胞密度可提高20倍。目前，这一装置多用于三维材料-细胞复合体的培养。

4.3 间歇性生理液压生物反应器：该生物反应器是先将软骨细胞或软骨块置于培养皿中，其中加满完全培养液，将培养皿上盖双层压力膜，排出培养皿内空气，使压力膜与培养皿贴紧至不留气泡。将该培养皿置于圆柱形压力室中，压力和频率由计算机控制下的压力阀来调控。Carver等[23]发现间歇性生理液态压力可明显促进聚羟基乙酸网上培养的马软骨细胞细胞外基质的合成与分泌，其蛋白多糖的含量至少是无压力培养下的两倍。

4.4 旋转式微重力生物反应器：该生物反应器由两个同轴的容器构成，内瓶静止，允许气体通过瓶壁与外瓶交换；外瓶瓶壁封闭，两瓶中间为培养液。通过调节外瓶转速，使离心力和重力平衡，达到模拟体内细胞所处的微重力状态。该系统使细胞在支架材料内分布较均匀、分化状态较好且细胞密度较大[24]。在软骨细胞体外扩增的初期，由于软骨细胞和支架材料尚未复合紧密，力学作用会使复合不牢的软骨细胞脱落而无法达到软骨细胞-支架材料共同培养，体外扩增的目的。而该装置破坏性应力相对较小或无明显破坏性应力，可以克服上述问题，并产生大的软骨，且组织结构及成分都接近正常软骨，可以用于修复关节软骨的缺损。

5小结

模拟正常体内的力学环境对于体外构建组织工程化软骨起到非常重要的作用。利用动态压力、流体静压力、剪切力、离心力、张力都能提供不错的力学刺激，尤其是生物反应器的设计与应用更加优化了培养环境，提高了工程化软骨的质量。虽然力学因素的作用机制还不十分明确，构建的组织工程化软骨的生物力学性能仍低于正常体内软骨的力学性质, 但随着研究的深入和科学技术的发展, 用组织工程技术来修复软骨缺损及病变的时代已不再遥远。

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流体静力学方程的应用篇13

1 资料与方法

1. 1 一般资料 选择2011年1月～2013年12月本科收治的肝硬化上消化道出血的患者86例， 按照数字表法分成对照组38例和试验组48例， 对照组中男21例、女17例， 中位年龄51.6岁， 平均病程（2.4±1.1）年， 门静脉血流量（793±118）ml/min， 脾静脉血流量（392±68）ml/min；试验组中男26例、女22例， 中位年龄52.3岁， 平均病程（2.6±1.2）年， 门静脉血流量（787±112）ml/min， 脾静脉血流量（389±70）ml/min；在一般资料的比较中， 差异无统计学意义（P>0.05）， 具有可比性。

1. 2 治疗方法 在常规的禁食水、抑酸、补液支持治疗的基础上。对照组应用奥曲肽0.1 mg静脉推注、再以25 μg/h维持静脉滴注3 d；观察组应用奥曲肽0.1 mg静脉推注、再以25 μg/h维持静脉滴注3 d；同时应用普萘洛尔10 mg/次、3次/d、调整用量使心率下降25%或者不低于60次/min。

1. 3 统计学方法 用SPSS17.0统计软件包进行处理和分析数据。计量资料用均数±标准差（ x-±s）表示， 采用t检验；计数资料用百分数（%）表示， 采用χ2检验， P

2 结果

治疗后， 试验组门静脉血流量（562±59）ml/min、脾静脉血流量（292±62）ml/min， 对照组门静脉血流量（626±71）ml/min、脾静脉血流量（344±73）ml/min， 差异有统计学意义（P

3 讨论

肝硬化上消化道出血是消化内科的急危重症， 病死率高达30%[2]。有效的降低门静脉压力是治疗的主要手段之一。奥曲肽是一种人工合成的环状8肽生长抑素类似物， 通过抑制血管活性激素的产生和分泌， 选择性的作用于门静脉及侧枝循环， 有效的减少其血流量， 降低门静脉内的压力， 达到止血的作用。普萘洛尔是一种β受体的非选择性阻滞剂， 现代药理学研究认为[3]， 普萘洛尔不但能够降低心脏的输出量、收缩内脏的血管、相对的降低内脏的循环血量、使门静脉血流减少， 达到有效降低门静脉压力的效果， 而且能够作用于β受体收缩动脉血管， 使得肝血管窦的压力下降， 造成门静脉压力随之下降， 减少奇静脉的血流量， 防止曲张静脉发生破裂出血。本组研究中， 试验组应用奥曲肽和普萘洛尔治疗肝硬化上消化道出血， 降低门静脉和脾静脉的血流量效果优于单独应用奥曲肽的对照组， 临床的有效率同样高于对照组， 而不良反应发生率无明显升高， 与黄普[4]研究结论相符， 表明二者具有协同降低门脉压力的作用， 但并没有增加发生不良反应的风险。

综上所述， 肝硬化上消化道出血应用奥曲肽和普萘洛尔治疗具有显著的改善门静脉压力、达到快速止血的效果， 安全可靠性高， 有助于改善患者的预后。

参考文献

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