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真实人体鼻腔三维重建和气流特性的数值模拟
  • ISSN号:0253-231X
  • 期刊名称:工程热物理学报
  • 时间:0
  • 页码:1677-1680
  • 语言:中文
  • 分类:X503.1[环境科学与工程—环境工程]
  • 作者机构:[1]浙江科技学院轻工学院,浙江杭州310023, [2]浙江大学能源清洁利用国家重点实验室,浙江杭州310027
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(No.50776082);浙江省自然科学基金重点项目(No.Z505050);中国博士后基金项目(No.2006391043);浙江省博士后基金项目(No.2006-bsh-31)
  • 相关项目:可吸入颗粒物在人体上呼吸道中沉积特性研究
中文摘要:

为研究人体鼻腔内的气体流动和颗粒沉积状况,基于19岁男志愿者的螺旋CT医学图像,采用医学有限元方法和逆向工程技术,重构了真实人体鼻腔的三维几何模型。采用RNGk-ε湍流模型和有限差分数值方法对志愿者在Q=15L/min(人体平静时刻)、Q=30L/min(小负荷运动时刻)、Q=60L/min(大负荷运动时刻)三种呼吸强度下的鼻腔内的气体流动特性进行了数值模拟与分析,得到了呼吸时鼻腔内的压力和气流分布规律,并在拉格朗日框架下跟踪了颗粒的运动和沉积。以3μm粒径颗粒为研究对象,可视化显示了其在鼻腔内的沉积位置。本研究对呼吸时人鼻腔中气体流动特性、气雾剂治疗等问题深入探讨具有参考价值。

英文摘要:

In order to research the airflow and particle deposition inside a nasal channel, a real three-dimensional geometry of human nasal channel is rebuilt with a direct deal with original spiral CT (computer tomography) respiratory tract images scanned from a voluntary healthy 19-years old boy and with image recognition technology such as finite element method and reverse engineering. Based on the rebuilt geometric model, RNG k - ε model and finite volume method is used to simulate and analyze the gas flow at three different respiratory rate as Q = 15 L/min, Q = 30 L/min and Q = 60 L/min. The pressure and airflow velocity during inspiration and exhalation inside the nasal channel at different airflow rates is computed and discussed. The particle is tracked and analyzed in a Lagrangian frame. The trapping of particles with a diameter of 3 μm on the wall surfaces is monitored. The numerical simulation can help study the characters of airflow in the nasal channel and aerosol therapy.

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期刊信息
  • 《工程热物理学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国工程热物理学会 中国科学院工程热物理研究所
  • 主编:徐建中
  • 地址:北京2706信箱
  • 邮编:100080
  • 邮箱:xb@mail.etp.ac.cn
  • 电话:010-62584937
  • 国际标准刊号:ISSN:0253-231X
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2091/O4
  • 邮发代号:2-185
  • 获奖情况:
  • 中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:21026