مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

شبیه سازی عددی جریان هوای آشفته در مجاری فوقانی دستگاه تنفسی انسان

نویسندگان
1 عضو هیئت علمی / دانشگاه آزاد اسلامی واحد شیراز
2 دانشگاه آزاد اسلامی واحد شیراز
چکیده
بینی، حفره بینی و سینوس ها بخش هایی از سیستم تنفسی فوقانی می باشند. بینی انجام بسیاری از عملکردهای مهم فیزیولوژیکی، از جمله حرارت، رطوبت و فیلتر نمودن هوا و استنشاق بوی را بر عهده دارد. در گذشته، شبیه سازی جریان هوای آشفته در مجرای بینی، سینوس، گلو و نای انجام شده است. از سال 1990، با توسعه پرتونگاری کامپیوتری و دینامیک سیالات محاسباتی، مطالعات عددی بر روی جریان گاز در حفره واقعی بینی انجام شده است. همچنین، دینامیک سیالات محاسباتی برای تحقیق بر روی خواص جریان هوا در نرخ آرام درون مجرای بینی اعمال شده و پیش بینی آن منوط به ذات و هندسه پیچیده و غیر پایای جریان می باشد. بسیاری از مطالعات پیشگام در این زمینه تنها به بررسی حفره بینی بدون سینوس ها به خصوص سینوس فک بالا و یا به مطالعه جریان آرام در مجاری تنفسی پرداخته اند. بنابراین این تحقیق سعی دارد به مطالعه بر روی جریان هوا در تمام فضای سر انسان که هوای تنفسی در آن جریان می یابد، بپردازد. برای این منظور مطالعه بر اساس پرتو نگاری کامپیوتری از سر، گردن و قفسه سینه یک زن 26 ساله بدون مشکل در سیستم تنفسی وی، در بیمارستان شهید چمران شیراز انجام پذیرفته است. نتایج نشان می دهد که در 2 تا 3 سانتیمتر ابتدایی جریان افت به مراتب کمتری (حدود 50 درصد) نسبت به سایر قسمتها دارد و اکثر جریان در نزدیک ناحیه دیواره بین پره بینی مانده و فقط میزان کمی به ناحیه بویایی و مجرای گوش بیرونی گسترش می یابد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical simulation of turbulent airflow in a human upper respiratory system

نویسندگان English

Ali Reza Tahavvor 1
Pouya Zarrinchang 2
Shahin Heidari 2
1 Academic Staff / Shiraz Branch, Islamic Azad University
2 Shiraz Branch, Islamic Azad University
چکیده English

The nose and nasal cavity and sinuses are a parts of the upper respiratory system and study the air passage into the upper component of human airway is important to improve or cure deficiency in human respiration cycle. The nose performs many important physiological functions, including heating, humidifying and filtering inspired air, as well as sampling air to smell. Previously, numerical modeling of turbulent flow in nasal cavity, sinus, pharynx and larynx has rarely been employed Since the 1990s, with the development of computed tomography technology and computational fluid dynamics, a number of numerical studies on gas and particle flows in realistic nasal cavities have been conducted and provided precise data for deeper insight of the nature of nasal airflows. Also, most of pioneering studies in this field have been developed to the investigation of only nasal cavity without sinuses especially maxillary sinus So, this research is tried to study details of turbulent airflow through all spaces in human head that air can flow through. For this purpose, study has based on computed tomography scans image of a 26-years old female head, neck and chest without problems in her respiratory system from Shahid Chamran hospital, Shiraz, Iran. It is found that, nasal resistance was contribute up to half of the total airway resistance within the first 2-3 cm of the airway and the majority of the flow in this region remained close to the septum wall and only a small proportion reached the olfactory region.

کلیدواژه‌ها English

Nasal cavity
Respiratory System
Turbulent flow
Computational Fluid Dynamics