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流固耦合作用下人体上呼吸道内气流运动特性数值仿真研究 被引量：7
1
作者 孙栋 李福生 +2 位作者 徐新喜 赵秀国 谭树林 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期89-95,共7页
分析人体上呼吸道内流固耦合现象,深入认识上呼吸道内气流运动特性,对于研究气溶胶在人体上呼吸道内的扩散、转捩及沉积模式具有重要作用。运用流固耦合力学数值仿真方法,在呼吸流量为30 L/min的状态下,对人体上呼吸道内稳态气流运动特... 分析人体上呼吸道内流固耦合现象,深入认识上呼吸道内气流运动特性,对于研究气溶胶在人体上呼吸道内的扩散、转捩及沉积模式具有重要作用。运用流固耦合力学数值仿真方法,在呼吸流量为30 L/min的状态下,对人体上呼吸道内稳态气流运动特性进行数值模拟,系统分析流固耦合作用下上呼吸道壁面的形变特点、壁面剪切应力分布以及呼吸道内的气流运动特点。结果表明:在低强度稳态呼吸模式下,人体上呼吸道整体向后运动,三级支气管位移最大为4.99 mm,气管前壁面受到拉伸,后壁面受到压缩;口喉模型中受到的壁面剪应力较大,最大处可达30.34 Pa,气管支气管受到的壁面剪切应力较小;气流速度在声门处达到最大值7.85 m/s,在咽部外壁、气管外壁发生分离现象,气流在气管内壁形成局部高速区,支气管内气流在分叉处分离,靠近支气管内壁速度较高。 展开更多
关键词 流固耦合 上呼吸道 壁面剪切应力 气流运动 数值仿真
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基于 PIV 技术的人体上呼吸道流场测量实验装置的构建 被引量：1
2
作者 李福生 徐新喜 +3 位作者 孙栋 赵秀国 刘志国 谭树林 《医用生物力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期496-501,共6页
目的针对人体上呼吸道气流运动形成涡结构、流动分流、二次流等特点,研制基于粒子图像测速(particle image velocimetry,PIV)技术的人体上呼吸道流场测量实验装置,为开展人体上呼吸道流场特性实验研究提供平台。方法基于完整人体上呼吸... 目的针对人体上呼吸道气流运动形成涡结构、流动分流、二次流等特点,研制基于粒子图像测速(particle image velocimetry,PIV)技术的人体上呼吸道流场测量实验装置,为开展人体上呼吸道流场特性实验研究提供平台。方法基于完整人体上呼吸道医学扫描图像制备透明的实物模型,通过选择合适的气路系统,结合二维PIV系统搭建整套实验装置,并利用该装置对人体上呼吸道流场速度进行初步实验,将实验结果和数值仿真结果进行对比。结果呼吸流量为30 L/min稳态呼吸模式下,实验装置测得的气流在口腔上部有涡结构的形成,口腔下部贴近舌苔上部及口腔中部的气流速度较高,其他部位气流速度较低,与数值仿真结果较为一致。结论基于PIV技术的人体上呼吸道流场测量实验装置合理可行,运行可靠,可用于人体上呼吸道内气流组织形式和涡量分布等测量,并能够实现对数值仿真的验证。 展开更多
关键词 粒子图像测速 人体上呼吸道 流场 涡结构 数值仿真
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