高速气流对人体鼻腔温度场影响的数值研究

发布时间：2019-09-20 08:05

【摘要】：针对人体正常鼻腔及病变鼻腔在高速气流下的流场温度进行研究,揭示高速气流下鼻腔温度调节特性。建立反映鼻腔壁面温度特征的分区鼻腔物理模型,根据模型特点提出数学方程并应用有限体积法进行离散推导,使用数值方法对物理模型进行仿真计算,探讨三种主要高速流量工况下正常鼻腔及病变鼻腔流场的温度场特性。仿真结果显示,三种高速气流下经人体正常鼻腔温度调节后气体平均温度为29℃~30.5℃,经病变鼻腔温度调节后气体平均温度为26℃~29℃。得到结论:高速气流下正常鼻腔和病变鼻腔的温度调节功能明显下降;通过实施入口条件的温度补偿,可以提高鼻腔温度调节后气体的温度。
【图文】：

速流动特有的鼻腔温度调节特性;通过分析影响鼻腔对其气体温度调节的因素，给出高速气流下鼻腔入口温度补偿数据，以补偿鼻腔内气体温度降低数值。1鼻腔物理模型及数学方程1.1鼻腔物理模型本文所采用鼻腔物理模型是根据CT扫描数据进行鼻腔模型的三维重建所获得，考虑到不同鼻腔壁面温度各异以及鼻腔气流速度和气流温度对壁面温度的影响将该鼻腔模型划分为多个不同区域，，具体分为鼻前庭(vestibule)、鼻中庭(atrium)、上鼻甲(superior-turbinate)、下鼻甲(inferior-turbinate)、鼻嗅区(olfactory)以及鼻咽区(nasopharynx)，如图1所示。1—鼻前庭;2—鼻中庭;3—上鼻甲;4—下鼻甲;5—鼻嗅区;6—鼻咽区。图1鼻腔模型及网格Fig.1Nasalmodelanditsgrid1.2鼻腔模型的数学方程及离散推导取本文鼻腔模型进行分析，根据质量守恒定律可获得流场的连续方程。考虑到模型的流场特点，对介质气体作不可压缩假设，经过简化可得连续方程(1)。在针对流场的实际分析求解时，常采用流场的平均速度替代其瞬态速度，从而获得均化处理的连续方程。鄀U=0，(1)式中U为流场平均速度。取流场的动量守恒得到均化后的动量方程:

本文编号：2538689