循环吸气支气管内瞬态气流运动特性的仿真研究

人体支气管内的瞬态气流运动对气溶胶在支气管内的沉积产生重要影响,深入认识支气管内的瞬态气流运动特性,对于分析气溶胶在人体支气管内的沉积模式具有重要作用。应用计算流体动力学方法,对人体轻度运动强度下Weibel模型的3级到6级支气管内的瞬态气流运动特性进行了数值仿真,讨论了支气管对称平面、横截面内的瞬态气流组织形式。研究结果表明:在支气管的对称平面内,支气管分叉处产生气流分离现象;在吸气加速阶段,在3级支气管横截面内,没有产生涡流运动;在吸气加速阶段,4级支气管内,呈现出具有内壁附近区域速度高、外壁区域附近速度低的倾斜的抛物线特点的速度分布形式;5级支气管内,形成由两个涡流到四个涡流又到两个涡流的涡流演变过程。在6级支气管横截面内,在吸气加速阶段,和4级支气管横截面相似,在对称平面上下形成两个对称旋转的涡流运动,两个涡流中心分别处于上下平面的中心位置。