CFD用于呼吸系统中颗粒物的流动模拟

论文摘要

目前雾霾现象造成多种呼吸系统疾病的产生,同时对呼吸系统疾病的治疗研究出了药物靶向吸入治疗方法。为了更好地了解雾霾颗粒物进入呼吸系统后的流动现象和药物颗粒靶向治疗的效果,论文研究了颗粒物在呼吸系统中的流动和沉积现象,选题具有实际意义。论文取得了以下结果:1、使用计算流体力学（CFD）方法,结合呼吸系统解剖学数据对呼吸系统中上呼吸道、支气管树和肺泡区三个几何形状各异的部分分别进行模型建立和模拟计算,得到了颗粒物在各部分的流动和沉积现象和原理;并通过与前人文献中实验数据和计算数据进行误差分析和对比,验证了所建立的计算模型的可行性和真实性。2、在验证了建立的计算模型的基础上,对上呼吸道、支气管树和肺泡区三部分中不同粒径值和初始速度值的颗粒物进行计算和比较,得到了各部分中颗粒物的主要沉积位置和主要沉积粒径。1)上呼吸道:颗粒物受到初始惯性力的作用,主要沉积分布在上呼吸道的上壁面、咽部外侧和喉部内侧,以粒径值为5-10 μm颗粒物的沉积为主。2)支气管树:颗粒物主要受到重力和壁面弹性碰撞的作用。在1-4级支气管树中,颗粒物主要沉积分布在支气管分支处和附近壁面上,沉积以粒径值为3-5 μm的颗粒物为主。在5-8级支气管树中,颗粒物在右肺和肺下叶沉积较多,其中,左、右上叶上支以0.1-1 μm的颗粒物沉积为主,左、右上叶下支和左下叶上支中以4μm颗粒物沉积为主,左下叶下支、右中叶和右下叶以5μm颗粒物沉积为主。3)肺泡区:颗粒物主要受到气流流动的作用以循环状运动沉积在肺泡内侧,以0.1-1 μm颗粒物的沉积为主。

论文目录

学位论文数据集

摘要

ABSTRACT

第一章绪论

1.1 背景介绍

1.2 呼吸系统

1.2.1 呼吸系统构成

1.2.2 吸入疗法

1.3 文献综述

1.3.1 模拟部分选取

1.3.2 几何模型的建立

1.3.3 物理假设与边界条件的合理设置

1.3.4 流动形态的准确描述

1.4 研究方法

1.4.1 计算流体力学（CFD）

1.4.2 FLUENT

1.4.3 TECPLOT

1.5 论文研究内容及研究意义

第二章上呼吸道CFD模拟及实验验证

2.1 几何模型

2.2 沉积原理

2.3 实验验证

2.4 不同粒径和速度的沉积

2.5 小结

第三章支气管树CFD模拟及实验验证

3.1 3-6级对称支气管树

3.2 1-4级非对称支气管树

3.2.1 几何模型

3.2.2 沉积原理

3.2.3 实验验证

3.2.4 不同粒径和速度的沉积

3.2.5 小结

3.3 5-8级非对称支气管树

3.3.1 几何模型

3.3.2 沉积原理

3.3.3 实验验证

3.3.4 不同粒径的沉积对比

3.3.5 小结

3.4 1-8级连接非对称支气管树

3.4.1 几何模型

3.4.2 沉积原理

3.4.3 模拟验证

3.4.4 小结

第四章肺泡区CFD模拟及实验验证

4.1 几何模型

4.2 沉积原理

4.3 实验验证

4.4 不同粒径的沉积对比

4.5 小结

第五章结论与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

作者和导师简介

附件

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 谷琳焙

导师: 谭天伟

关键词: 计算流体力学,呼吸系统,颗粒物沉积,上呼吸道,支气管树,肺泡

来源: 北京化工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,医药卫生科技

专业: 力学,呼吸系统疾病

单位: 北京化工大学

分类号: R56;O347.7

DOI: 10.26939/d.cnki.gbhgu.2019.001065

总页数: 88

文件大小: 6249K

下载量: 61

CFD用于呼吸系统中颗粒物的流动模拟

论文摘要

论文目录

文章来源

相关论文文献

猜你喜欢