شبیه سازی سه بعدی جریان هوا در دستگاه تنفسی انسان

در پژوهش حاضر، سیستم تنفسی انسان از مجرای دهان مورد مطالعه عددی قرار گرفته است. معادلات حاکم بر جریان با استفاده از روش حجم محدود فشار مبنا حل شده و الگوریتم SIMPLE برای کوپلینگ سرعت-فشار مورد استفاده قرار گرفته است. همچنین، مدل آشفتگی κ-ω SST جهت مدل کردن جریان هوای مغشوش مورد استفاده قرار می­گیرد. داده­های مورد استفاده بر اساس اطلاعات واقعی سیستم تنفسی انسان است. هدف اصلی این پژوهش، تعیین مقدار بهینه­ی هوای ورودی با استفاده از شرایط مرزی مختلف و نیز توصیف رفتار هر یک از بخش­های سیستم تنفسی در شرایط واقعی است. نتایج نشان دادند که افزایش دبی با افزایش سرعت کلی نسبت مستقیم دارد و با افزایش میزان نوسانات سرعت، مقدار آشفتگی جریان هوا افزایش می­یابد. در حالت تنفس عادی، مقدار سرعت تا 4/1 متر بر ثانیه نیز می­رسد. مقدار سرعت برای دبی 10 لیتر بر دقیقه تا سرعت 48/0 کاهش و برای دبی 120 لیتر بر دقیقه تا 4/5 افزایش می­یابد. دریافته شد که رفتار حلق دهانی به جز در حالت استاندارد که دبی 30 لیتر بر دقیقه است، بی­ثبات و متفاوت است.

Keywords:

شبیه‌سازی عددی , سیستم تنفسی , حلق , حنجره , نای , آشفتگی