МОДЕЛИ ПЕРИСТАЛЬТИЧЕСКОГО ТРАНСПОРТА В АКТИВНЫХ ТРУБКАХ

Быкова А. А., Регирер С. А.
Институт механики МГУ, 117192 Москва
Перистальтический транспорт, т.е. перенос жидкости или твердых тел по трубке за счет распространяющихся по ее стенкам волн деформации, - свойствен многим органам животных; он встречается также в растениях и в некоторых биологических объектах клеточного уровня. В общем случае математическая модель перистальтического течения включает в себя гидродинамические уравнения, уравнение равновесия стенки трубки; реологическое уравнение для материала стенки и, если необходимо, уравнения генерации и распространения управляющего сигнала. Наиболее простой подход к описанию перистальтического течения основывается на предположениях о квазистационарности процесса и малой толщине стенки трубки, имеющей круговое медленно изменяющееся сечение. Реологические свойства мускулатуры стенки сводятся к обычному вязко-упругому поведению в пассивном состоянии, переходу в активное состояние в ответ на стимуляцию, и генерации активных напряжений. Уровень стимуляции определяется управляющим параметром, который либо задается в виде бегущей волны (внешняя стимуляция), либо известным образом связан с напряжениями и деформациями стенки (миогенный механизм). В докладе представлены классификация перистальтических течений и обзор посвященных им теоретических исследований. Специально рассмотрены течения, использующие миогенный механизм. Для таких течений стационарные состояния трубки теряют устойчивость относительно малых возмущений в определенной области значений параметров. Неустойчивость имеет колебательный характер, так что в нелинейной стадии развиваются периодические режимы, в том числе и типа перистальтических волн. Условия перехода к периодическому режиму и его характеристики зависят от параметров, характеризующих свойства стенки и жидкости. Имеют значение также условия, поддерживаемые на концах трубки.