Numerical view of pressure, capacity and compressive stress in human hip joint gap

Numerical calculations of carrying capacity in human hip joint for synovial unsymmetrical fluid flow are presented in this paper. Following assumptions are taking into account: stationary, isothermal and incompressible synovial unsymmetrical non Newtonian fluid flow, rotational motion of bone head, squeezing of synovial fluid in changeable joint gap height, and constant synovial fluid density. Reynolds equations and capacity forces are presented in spherical co-ordinates. A new results obtained in this paper are numerical performances for pressure distribution and capacity calculated from surface integrals in spherical co-ordinates. Capacity formulae contain not only changeable height of bearing gap but also unsymmetrical flow of synovial fluid. Obtained in present paper numerical values may be very useful for medical diagnosis.

---

W niniejszej pracy przedstawione zostały obliczenia numeryczne siły nośnej biodra człowieka dla niesymetrycznego rzeczywistego przepływu cieczy synowialnej w szczelinie stawu. Przyjęto następujące założenia: przepływ ustalony cieczy synowialnej, izotermiczny i nieściśliwy przepływ nienewtonowskiej cieczy smarującej, smarowanie wywołane ruchem obrotowym oraz poprzez wyciskanie w szczelinie, a także przyjęto stalą wartość gęstości cieczy synowialnej. W pracy posłużono się wyprowadzonym wcześniej równaniem Reynoldsa we współrzędnych sferycznych zarówno dla ruchu obrotowego, jak i dla wyciskania cieczy synowialnej przy uwzględnieniu specyficznych geometrycznych i fizycznych warunków panujących w szczelinie stawu biodrowego. Nowymi wynikami uzyskanymi w niniejszej pracy są numeryczne wartości rozkładu ciśnienia i siły nośnej. W obliczeniach numerycznych została uwzględniona zmienna wysokość szczeliny stawu biodrowego przy mimośrodowym usytuowaniu głowy kości względem chrząstki, a także przepływ niesymetryczny mazi stawowej. Uzyskane w niniejszej pracy wartości numeryczne ciśnienia, siły nośnej i naprężeń ściskających są przydatne w diagnostyce lekarskiej, a także dostarczają nowych propozycji rozwiązań tribologicznych współczesnej technice w budowie maszyn.