Quantifizierung des Strahlflusses durch Impulsanalyse. Eine In-vitro-Farbdoppler-Durchflussstudie

Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass die Größe eines regurgitanten Strahls, wie sie durch Farbdoppler-Durchflusskartierung beurteilt wird, unabhängig von der Durchflussrate und -geschwindigkeit (oder dem Antriebsdruck) des Strahls beeinflusst wird. Die Fluiddynamiktheorie sagt voraus, dass der Strahlimpuls (gegeben durch die Durchflussrate der Öffnung multipliziert mit der Geschwindigkeit) das Auftreten des Strahls in der Aufnahmekammer am besten vorhersagen sollte und dass dieser Impuls während des gesamten Strahls konstant bleiben sollte. Um diese Hypothese zu testen, haben wir die Strahlfläche gegenüber dem Antriebsdruck, der Durchflussrate, der Geschwindigkeit, der Öffnungsfläche und dem Impuls gemessen und gezeigt, dass der Impuls der optimale Strahlparameter ist: Strahlfläche = 1,25 (Impuls).28, r = 0,989, p kleiner als 0,0001. Die sehr krummlinige Natur dieser Funktion deutete jedoch darauf hin, dass die Kammerbeschränkung den Strahlbereich stark beeinflusste, was die Fähigkeit einschränkte, den Strahlimpuls aus dem beobachteten Strahlbereich vorherzusagen. Um diese Einschränkung zu umgehen, analysierten wir die Geschwindigkeiten per se innerhalb der Doppler-Strömungskarte. Für Jets, die von 1-81-mm Hg Antriebsdruck durch 0.005-0.5-cm2 Öffnungen gebildet werden, bestätigte die Geschwindigkeitsverteilung die fluiddynamische Vorhersage: Gaußsche (glockenförmige) Profile über den Jet auf jeder Ebene, wobei die Mittelliniengeschwindigkeit umgekehrt mit dem Abstand von der Öffnung abnimmt. Weiterhin wurde direkt aus den Strömungskarten ein Impuls berechnet, der innerhalb des Strahls relativ konstant und in guter Übereinstimmung mit dem bekannten Strahlimpuls an der Öffnung war (r = 0,99). Schließlich wurde der gemessene Impuls durch die Öffnungsgeschwindigkeit geteilt, um eine genaue Schätzung der Öffnungsdurchflussrate (r = 0,99) zu erhalten. Der Impuls wurde auch durch das Quadrat der Geschwindigkeit geteilt, um eine effektive Öffnungsfläche zu erhalten (r = 0,84). Wir schließen daraus, dass der Impuls der Einzelstrahlparameter ist, der den durch Doppler-Strömungskartierung angezeigten Farbbereich am besten vorhersagt. Der Impuls kann direkt aus den Geschwindigkeiten innerhalb der Strömungskarte gemessen werden, und in Kombination mit der Öffnungsgeschwindigkeit liefert der Impuls eine genaue Schätzung der Durchflussrate und der Öffnungsfläche.

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