Une étude expérimentale du flux pulsatile et de la dynamique structurelle dans un vaisseau à paroi mince et collapsible

Résumé De nombreux phénomènes de transport de fluides physiologiques illustrent l'interaction complexe fluide-structure dans des tubes collapsibles. Par exemple, la microgravité pendant les voyages spatiaux engendre des défis physiologiques, car elle modifie les pressions hydrostatiques et transmurales, causant un flux sanguin irrégulier et une thrombose veineuse dans les veines. Pour approfondir notre compréhension du comportement des tubes collapsibles dans des conditions de flux à la fois stationnaire et pulsatile, une étude expérimentale a été présentée dans cet article. L'étude a utilisé une analyse quantitative de la déformation structurelle et des champs de flux en utilisant l'analyse d'images et des mesures de vélocimétrie d'image de particules (PIV). Les résultats suggèrent que la déformation de la paroi du tube suivait la loi des tubes de Shapiro dans des conditions statiques et se conformait aux conditions de flux stationnaire. Cependant, lorsque le nombre de Reynolds (Re) dépassait 1150, des oscillations auto-excitées se produisaient de manière irrégulière dans des plages spécifiques de pressions transmurales négatives. Ces oscillations devenaient plus fortes et plus régulières à mesure que Re augmentait davantage, la fréquence augmentant à mesure que la pression transmurale devenait plus négative. Avec des entrées de flux pulsatile, les pressions transmurales négatives ont également conduit à des oscillations auto-excitées périodiques durant chaque cycle, en particulier vers la fin des phases systoliques. Des effets de limitation du flux ont été observés, avec des oscillations auto-excitées améliorant les débits de pointe sous des pressions transmurales fortement négatives. L'étude suggère que les oscillations auto-excitées pourraient être déclenchées par des entrées de flux stationnaire et pulsatile dans des plages de pression transmurale optimales. Dans les flux pulsatile, une pression transmurale négative aide à maintenir des gradients de pression positifs, agissant de manière similaire à des vannes pour prévenir le retournement du flux.