Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad-Reza Azimian,Mohammad saeed Saeedi
احمدرضا عظیمیان (استاد راهنما) محمدسعید سعیدی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ehsanallah Saadati
احسان الله سعادتی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1385

TITLE

Air Flow Simulation and Particles Tracking in Alveolar Duct Zone of Human's Lung
In this project simulation of fluid flow and tracking particles in the human's lung alveolar duct have been performed using Computational Fluid Dynamic (CFD). For this purpose, laminar fluid flow in the human alveolar duct has been performed using deforming zones ability of dynamic mesh method. Despite of the most of simulations, fluid flow simulation has been done absolutely time dependently and inlet and outlets of solution domain, have been applied automatically from domain boundaries motion. The simulated cases can be divided into three groups. In the first group particle tracking and determination deposition efficiency of cigarette smokes is done. In the second group tracking and determination deposition efficiency of microorganisms like Influenza Viruses have been performed. Finally in the third group, investigating effects of special zone of human’s lung deforming zone on the lung performance has been carried out. Time dependent particle tracking has been done accurately, using fluid flow simulation results. For this purpose, Brownian motion of sub-micron particles has been considered using polar type of random number generators. Final results show that deposition efficiency for sub-micron particles has a reverse trend with particle size. Efficiency will decrease after increasing particle size. The main reason for this is that randomized Brownian motion of air molecules will affect particles more, if the particle size is small. Simulations results of micro-organism motion in human alveolar zone for two sizes of particles (30 nanometer and 0.2 micrometer) demonstrates higher values of deposition for finer micro-organisms compared with larger ones. Finally simulation results for malfunction of some parts have been done for two different conditions of alveolar duct malfunction. The results show that in both cases deposition efficiency will decrease. This phenomenon is clearer for coarser particles in the second case. Key Words Lung, Lump model, Resistance, Inductance, Capacitance, Bifurcation, Electric circuit
در این پایان نامه شبیه سازی جریان و ردیابی ذرات در مجرای حبابچه ای ریه انسان، با کمک دینامیک سیالات محاسباتی صورت پذیرفته است. بدین منظور جریان آرام درون مجرای حبابچه ای با مرزهای متحرک و تغییر شکل دهنده به وسیله روشهای شبکه پویا شبیه سازی شده است. بر خلاف بسیاری از شبیه سازیهایی که تاکنون صورت پذیرفته، حل جریان کاملا وابسته به زمان انجام شده است و شرایط مرزی ورودی- خروجی دامنه حل به صورت خودکار از توابع جابجایی مرزها اعمال می شود. مدلسازی های انجام شده را می توان به سه گروه تقسیم بندی نمود: 1- ردیابی و تعیین راندمان جذب ذرات دود سیگار 2- ردیابی و تعیین راندمان جذب دو نوع میکروارگانیزم 3- بررسی تاثیر از کار افتادن بخشی از منطقه حبابچه ای بر راندمان جذب ذرات مختلف. ردیابی وابسته به زمان ذرات با استفاده از داده های خروجی حل جریان با دقت بالایی صورت پذیرفته است. بدین منظور حرکت براونی ذرات زیر میکرون تحت تاثیر نوسانات مولکولهای هوا، با کمک توابع براونی بر پایه مولد اعداد تصادفی نوع قطبی صورت پذیرفته است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد راندمان جذب برای ذرات زیر میکرون با اندازه ذره رابطه معکوس دارد و با کاهش اندازه ذرات، راندمان جذب افزایش می یابد. دلیل آن افزایش تاثیر حرکت تصادفی مولکولهای هوا بر ذرات، با کاهش قطر آنها و در نتیجه آن، افزایش دامنه نوسانات براونی آنهاست. نتایج شبیه سازی حرکت میکروارگانیزم ها با دو اندازه 30 نانومتر و 2/0 میکرومتر نیز نشان از راندمان جذب بسیار بالاتر ویروسهای 30 نانومتری نسبت به نوع 2/0 میکرومتری دارد. در نهایت نتایج شبیه سازی مربوط به عدم کارکرد صحیح بخشی از منطقه حبابچه ای نشان می دهد که در هر دو حالت در نظر گرفته شده برای از کار افتادن مجرای حبابچه ای و منطقه حبابچهای انتهایی ریه، راندمان جذب کاهش می یابد. تاثیر این مساله برای ذرات درشت و در حالت دوم بیشتر از دیگر حالت هاست. کلمات کلیدی: ریه انسان، منطقه حبابچه ای، شبیه سازی جریان، ردیابی ذرات

ارتقاء امنیت وب با وف بومی