气溶胶在人体上呼吸道的输运和沉淀

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空气中悬浮的微小颗粒会随着人们的呼吸进入呼吸系统,并有部分沉淀在呼吸道上,引发很多呼吸系统疾病,对人们的健康造成影响。因此,在本文中我们利用数值模拟的方法研究了气溶胶粒子在人体上呼吸道的输运及沉淀。在本文中,(1)我们建立了半理想化的口腔通道模型和连接非对称肺气管的上呼吸道模型,并在三种稳态的呼吸模式下,研究了不同St数粒子的沉淀率,通过和实验数据及其他数值模拟数据的对比,验证了模型是有效的;(2)利用验证过的模型,在动态的轻微呼吸模式下,模拟了动态的吸气过程,得到了口腔通道的动态流场及动态的粒子输运和沉淀情况;(3)在稳态的轻微呼吸模式下,模拟了上呼吸道中的稳态吸气过程,研究了连接非对称肺气管后对上游(主要是喉部以下)的影响,并得到了进入左、右肺的气体流量比率分别为39%和61%;(4)同时模拟了直径为1μm、2.5μm、10μm、16μm粒子在人体上呼吸道中的输运和沉淀,得到了在上呼吸道各个部位的沉淀图景以及对应的入口位置。
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