人类鼻腔气道空气流的不稳定分析 - - 一项计算研究

科学领域:

• 计算流体动力学 (CFD) 是一种计算流体动力学.
• 呼吸系统生理学 呼吸系统生理学
• 空气动力学 航空动力学

背景情况:

• 鼻腔是对吸入污染物的主要防御.
• 准确评估污染影响和呼吸道疾病的发病需要了解鼻腔气流动力学.
• 人类的呼吸本质上是不稳定的,涉及不同的吸入和呼气阶段.

研究的目的:

• 为了研究鼻腔内人类呼吸的不稳定性.
• 在完整的呼吸周期中分析空气流动模式和墙壁剪切应力.
• 在短暂的条件下,确定嗅觉区域的呼吸空气流量.

主要方法:

• 从CT扫描中重建了一个现实的人类鼻腔模型.
• 使用Ansys Fluent进行了计算流体动力学 (CFD) 模拟.
• 应用了一种模拟完整呼吸周期 (10L/分钟) 的侧向不稳定的流量形状.

主要成果:

• 在吸入和呼出阶段之间观察到流动力学,位置和壁切应力模式的显著变化.
• 峰值流的历史影响了减速期间的流场,特别是在较低的呼吸速率.
• 进入嗅觉区域的流通途径在吸入和呼气之间有显著差异.

结论:

• 循环空气流分析为不稳定的呼吸提供了关键的暂时见解,在稳定状态研究中基本上缺席.
• 了解不稳定的鼻腔气流对于准确评估污染影响和病原体沉积至关重要.
• 对不稳定的流量和颗粒沉积的进一步研究是非常需要的.