شبیه سازی عددی جریان هوای آشفته گذرا و نشست ذرات گرد و غبار در نای و ریه دستگاه تنفسی انسان

در پژوهش حاضر با در نظر گرفتن مدل مجاری نای و ریه دستگاه تنفسی انسان که به کمک عکس های پرتونگاری رایانه ای تولید شده است، انتقال و نشست میکرو ذرات در حالت گذرا و رژیم جریان هوای آشفته در دستگاه تنفسی انسان شبیه سازی و تحلیل شده است. برای این منظور معادلات ناویر - استوکس در جریان گذرا و عدد رینولدز آشفته به کار گرفته شده است. حالت تنفس گذرا در جریان آشفته با دبی تنفس 60 لیتر بر دقیقه و عدد رینولدز محلی در ورودی نای4785 به همراه انتقال و نشست ذرات 3 و 10 میکرومتری در اعداد استوکس ( فرمول در متن اصلی مقاله ) بررسی شده است. همچنین لازم به ذکر است که نتایج حل عددی به کمک نتایج سایر پژوهش های آزمایشگاهی و حل های عددی معتبرسازی شده است. نتایج دینامیک سیالات محاسباتی جریان و ذره نشان می دهد که : (1) اثرآشفتگی در نشست ذرات از اهمیت بالایی برخوردار می باشد، زیرا درصد نشست ذرات در حالت آشفته در حدود 30 درصد بیشتر از حالت آرام می باشد. (2) با تغییر نرخ جریان تنفسی از سطح کم به نرخ تنفس بالا (60 لیتر بر دقیقه ) و ورود به جریان آشفته جدایش جریان از دیواره ها افزایش می یابد که دلیل این امر را می توان توزیع انرژی جنبشی آشفتگی پس از انتقال به جریان آشفته دانست. (3) الگوی جریان گذرا باعث می گردد که درصد نشست ذرات در حالت تنفس گذرا بیشتر از حالت تنفس پایا باشد. دلیل این امر را میتوان اثرات انرژی حرکتی جریان بالادست دانست که در نشست ذرات دارای اهمیت می باشد.

کلیدواژه ها:

نای ، ریه ، دستگاه تنفسی ، دینامیک سیالات محاسباتی ، انتقال و نشست میکرو ذرات