Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad saeed Saeedi,Mohsen DavazdahEmami
محمدسعید سعیدی (استاد راهنما) محسن دوازده امامی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Morteza Yousefighaleroudkhani
مرتضی یوسفی قلعه رودخانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1384

TITLE

Analysis of Airflow Structure and Particle Deposition in Tracheabronchioles of Human Lung
The effect of flow structure on the particles traort and particles deposition pattern in a rigid, smooth-walled model of the human lung airways extending from trachea to the segmental bronchi is studied. In this work, based on the Horsfield morphometrical data of human lung, an out-of-plane model of three generation of human lung is produced. Particle deposition sites and efficiency studied for particles in the Stokes number range of, 0.02StkTrachea ? 0.102, at iiratory flow rates of 30 lit/min and 60 lit/min, measured at trachea. A commercially available CFD cod is used for numerical simulation. A lagrangian approach is employed, and one-way coupling is used between the continuum and dispersed phase, which allows particle tracking to be run as a post-processing calculation. The 3-D steady laminar flow is numerically simulated and then the particles trajectories are determined by numerically solving the Newton law. It is shown that the particle size has substantial influence on deposition regarding both efficiency and location. Due to asymmetry of model and high velocity at the first generation of human lung, effective mechanism at particle deposition is impaction. Therefore, Stokes number can show the efficiency of impaction mechanism. The result shows that with Stokes number increasing the deposition of particles increase. Gravity and Saffman force are effective at high Stokes number and Brownian force due to high air velocity at the airways has not any affect on particle deposition. Also it is noticed that for micron size particles deposition mainly occurs by inertial impaction at upper airways. Deposition efficiency with parabolic velocity at the inlet is about 50% more than realistic inlet condition. The results show that particle deposition in Weibel model is less than Horsfield model. Also had been shown more fraction of particles enter the lower lobes of human lung.
نحوه حرکت و الگوی جذب مایکرو‌ذرات در محدوده‌ی استوکس، 0.102 تا 0.025 ، دریکمدل سه بعدی واقعی از مجاری هوایی دستگاه تنفسی انسان از نای تا شاخه‌های سگمنتی مورد بررسی قرار گرفته است. دبی جریان تنفسی30 لیتر بر دقیقه و60لیتر بر دقیقهکه به ترتیب مربوط به حالت فعالیت سبک و شدید انسان بوده، در این مطالعه در نظر گرفته شده است. به منظور ردیابی ذرات در جریان هوای تنفسی از دیدگاه لاگرانژی و تعامل یکطرفه با فاز سیال استفاده شده است که ما را قادر به ردیابی ذرات پس از حل جریان در هندسه مورد نظر می‌سازد. جریان بصورت آرام، سه بعدی و دائمی فرض شده و ردیابی ذرات با در نظر گرفتن نیروهای درگ، ثقل، سافمن و براونی مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه سرعت بالای جریان هوا و همچنین نامتقارن بودن شدید مجاری هوایی مورد بررسی، مکانیزم موثر در جذب ذرات، مکانیزم برخورد است. بنابراین عدد استوکس که بیانگر کارامدی مکانیزم برخورد بوده عامل مهمی در تعیین میزان جذب ذرات در مجاری تنفسی مورد بررسی می‌باشد. نتایج حاصله نشان می‌دهد که با افزایش عدد استوکس راندمان جذب افزایش می‌یابد. نیروهای ثقل و سافمن تنها در اعداد استوکس بالا تاثیر‌گذرا بوده و نیروی براونی به دلیل سرعت بالای جریان هوا در مجاری بالایی تاثیری بر جذب ذرات ندارد. راندمان جذب ذرات به ازای پروفیل سرعت واقعی که از مدل سازی جریان هوا از حفره دهانی تا نای توسط کلینسترئوئر و ژانگ بدست آمده،50 درصد کمتر از پروفیل سرعت پارابولیک است. همچنین چرخش جریان در ورودی نای باعث کاهش راندمان جذب ذرات شده و این اثر‌گذاری با افزایش عدد استوکس افزایش می‌یابد. نتایج نشان می‌دهد که راندمان جذب ذرات در مدل‌های ارائه شده توسط وایبل بیشتر از مدل واقعی تر ارائه شده توسط هورسفیلدو همکاران است. همچنین بیشترین میزان ذرات ورودی در نای، وارد لوب های تحتانی ریه می‌شوند

ارتقاء امنیت وب با وف بومی