人体口腔上呼吸道系统的气流和粉末颗粒沉积的数值模拟研究

发布时间：2018-04-20 12:24

本文选题：粉末颗粒 + 口腔　；参考：《华东理工大学》2012年硕士论文

【摘要】：大气中的可吸入粉末颗粒按照粒径可以划分为：大气中粒径小于等于10μm的颗粒为可吸入颗粒物(PM10),能够进入人体呼吸系统；大气中粒径小于等于2.5μm的颗粒为可入肺颗粒物(PM2.5),能够进入人体肺泡内。可吸入的粉末的颗粒不仅可以对空气造成污染性的破坏,而且对人体上呼吸道的系统带来直接性的影响,因为上呼吸道系统是连接人体与自然环境的桥梁。在了解呼吸系统的疾病致病机理的同时,它对修正用于治疗呼吸系统疾病的吸入制剂装置的喷雾强度和喷雾粒径大小有一定的指导作用,而本文正是在设计和研究给药装置的结构的前提下,进行的口腔上呼吸道系统的数值模拟研究。为了深入了解粉末颗粒对在经过口腔-咽喉-主气管-支气管等上呼吸道系统的沉积情况,通过建立了包括口腔、咽喉、主气管和支气管的完整的上呼吸道的三维几何模型,基于人体在各种状态下,研究粉末颗粒在上呼吸道沉积的情况,同时为吸入制剂提供理论的流场参照。本文采用Euler-Lagrange坐标系的气固两相流的离散模型(discrete phase model, DPM),通过解Navier-Stokes方程来模拟计算区域的流动,分别模拟在不同呼吸强度Q=15L/min(平静状态下)、Q=30L/min(轻量运动状态下)、Q=60L/min(大量运动状态下)的情况下的气相流场,以及统计不同部位的气-固两相流场种颗粒的沉积情况(0.5pμm、1.0μm、1.5μm、2.0μm、2.5μm、3.0μm、3.5μm、4.0μm、4.5μm、50.μm、5.5μm、6.0μm、6.5μm、70.μm、7.5μm、8.0μm、9.0μm、10.0μm等18粒径),对0.5μm到10μm区段的粒径在口腔上呼吸道的沉积情况进行深入的统计模拟,得出了可吸入颗粒物沉积率随粒径及呼吸强度的变化规律,并总结了不同粒径范围的颗粒在呼吸道整体模型、以及不同位置的沉积率变化情况。
[Abstract]:The inhalable powder particles in the atmosphere can be divided into particles with a particle size of less than or equal to 10 . m
The particles with particle size of less than or equal to 2.5 渭m can be injected into the alveolar of the human body . The particles of the inhalable powder can not only cause the damage to the air , but also directly influence the system of the upper respiratory tract of the human body .

In order to understand the deposition of powder particles on upper respiratory tract system , such as oral cavity , throat , main trachea and bronchus , a complete three - dimensional geometric model of upper respiratory tract including oral cavity , throat , main trachea and bronchus was established .

In this paper , the discrete phase model ( DPM ) of gas - solid two - phase flow in the Euler - Lagrange coordinate system was used to simulate the flow of gas - solid two - phase flow field in different locations , Q = 30 L / min ( in a steady state ) , Q = 60 L / min ( under mass moving state ) , Q = 60 L / min ( under mass moving state ) , Q = 60 L / min ( mass moving state ) , Q = 60 L / min ( under mass moving state ) .

【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：O242.1;R318.01

【参考文献】