Capacity force for synovial unsymmetrical flow in human hip joint with changeable gap.

Calculations of pressure distributions, carrying capacity and compressive stresses for synovial unsymmetrical fluid flow in human joint gap especially in hip joint is presented in this paper. We assume: stationary, isothermal and incompressible synovial unsymmetrical fluid flow in magnetic field, rotational motion of bone head, squeeze of synovial fluid in human joint gap, changeable synovial non-Newtonian fluid viscosity, changeable gap height in human joint, and constant synovial fluid density. Obtained formulae for values of capacity forces in foregoing papers allow to performing its numerical analysis, which may be very useful for medical diagnosis. A new elements occuring in present paper are pressure calculations, carrying capacity and compressive stresses calculations for various geometrical and physical parameters of human hip joint for two bone surfaces and for hydrodynamic lubrication causing by rotation and squeezing. Magnetic field and its influence on therapy of joint are talking into account. Numerical calculations are performed in Mathcad 2000 Professional Program, talking into account the method of Finite Differences. This method satisfies stability of numerical solutions of partial differential equations and values of capacity forces occuring in human joints.

---

Praca przedstawia obliczenia rozkładu ciśnienia, nośności, naprężeń ściskających w szczelinie stawu biodrowego człowieka dla hydrodynamicznego smarowania stawu biodrowego poprzez obrót głowy kostnej stawu i wyciskanie. W obliczeniach uwzględnia się zmienną wysokość szczeliny, izotermiczny, niesymetryczny przepływ stacjonarny nienewtonowskiej cieczy synowialnej zmieniającej wartość lepkości dynamicznej w zależności od zmian prędkości deformacji w trakcie smarowania. Zgodnie z praktyką ortopedyczną, w przypadku obrotu i wyciskania przyjęto różne obszary powierzchni kostnej podlegające smarowaniu. Obliczenia numeryczne zostały przeprowadzone w programie Mathcad 2000 z wykorzystaniem metody różnic skończonych podczas całkowania równań różniczkowych cząstkowych w obszarach smarowania stawu cieczą synowialną z uwzględnieniem stabilności rozwiązań. Uzyskane wyniki numeryczme wartości ciśnienia i sił nośnych występujących w szczelinie zdrowego i chorego stawu biodrowego człowieka zostały porównane z wynikami uzyskanymi przez innych autorów dla cieczy synowialnej o własnościach newtonowskich oraz znalazły zastosowanie w ortopedycznej terapii.