人体上呼吸道模型内气流和颗粒沉积的大涡模拟

为探索人体呼吸道内的气体流动和颗粒的运动沉积规律,建立了一个从口腔到前三级支气管的三维几何模型,采用大涡模拟方法计算了此复杂几何结构内的气体流动,并在拉格朗日框架下研究了颗粒的运动现象.讨论了在呼气和吸气过程中不同横截面的流动分布规律,统计了在不同工况下颗粒在呼吸道模型内各部位的沉积率.分析结果表明,不同级气管横截面的流动结构存在很大差异,颗粒沉积率主要受到呼吸强度与颗粒惯性的影响.为验证模型和模拟结果的正确性,将模拟得到的沉积率和文献中的实验数据进行了比较,两者吻合良好.