مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی تاثیر غضروف های نای در جریان هوای تنفسی با استفاده از شبیه سازی روش هیبریدی RANS-LES

نویسندگان
1 استاد / دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تربیت مدرس
2 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس
چکیده
یکی از مسائل مهم در شبیه سازی جریان تنفسی، مدلسازی است که در دو روش عمده مدل های آناتومیکی و مدلسازی از تصاویر سی تی اسکن انجام می شود. موضوع بررسی مقاله حاضر بررسی تاثیر مدلسازی غضروف های نای به عنوان نماینده ایی از برجستگی ها و فرورفتگی های طبیعی هندسه حل می باشد که در هر دو روش مدلسازی آناتومیکی و جداره صاف و بدون مدلسازی از تصاویر سی تی اسکن لحاظ نمی شوند. مدل های آناتومیکی نای را بدون هرگونه ناهمواری مدل کرده اند و در روش دوم نیز مسطح سازی باعث صاف شدن سطوح می گردد. از سوی دیگر در مهندسی اندرکنش سلول-سیال لازم است تا دقت حل مسئله در کنار دیواره ها که در اینجا سلول های اپیتلیال هستند دقیق شده باشد. از این رو پژوهش حاضر به منظور بررسی دینامیک سیالاتی جریان کنار دیواره ها، مدل هورسفیلد را بهبود بخشیده و با استفاده از روش WMLES تلاش کرده است تا در یک حل دقیق تر تنش برشی کنار دیواره ها را برای هر دو حالت مدل معمولی و مدل بهبودیافته بررسی نماید. افزودن غضروف ها در نای جریان را پیچیده و پر از جریان های گردشی می کنند، این ناپایداری ها موجب افزایش تنش برشی دیواره در نای و نسل دوم شده اند و در حقیقت تاثیر غضروف ها حتی در پروفیل سرعت در دو برونش پایین دست نای نیز بخوبی مشخص است از این رو نمی توان این غضروف ها را در تحلیل جریان تنفسی نادیده گرفت.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Investigation of the Tracheobronchial Cartilages Effect on the Respiration by hybrid RANS-LES Approach

نویسندگان English

Ghasem Heidarinejad 1
Mohammad Hosein Roozbahani 2
1 Tarbiat Modares University
2 Tarbiat Modares University
چکیده English

One of the focused problem in airway flow simulation is pulmonary airways modeling. There are two kind of Lung models, one is created anatomically based on bronchial data and second is realistic model which is created based on CT scan images. Unfortunately cause of modeling process or simplification cause of restriction of CPU and time, the result model is different from a really pulmonary airways. Anatomically model are many simplification and realistic model from CT scan have major limitation in CT image resolution and smoothing stage of make out the 3D model. Anyway the lung has many rough and the first thing that is vital on this way is cartilage rings as macro scale roughness. So the presented work, compared the airflow in both simple and modified Horsfield model by cartilage rings in term of time averaged wall shear stress which are important in engineering of Cell-Fluid Interactions (CFI). This is shown that cartilage rings affected the trachea and second generation of brunches so this is not reasonable to neglect the cartilage rings.

کلیدواژه‌ها English

Large Eddy Simulation
WMLES method
Tracheal Cartilage
Wall shear stress