عنوان

بررسی عددی تاثیر کاهش فشار هوای محیط در دینامیک گردابه های هوا در آلوئول های ریوی

پ۲۷۶۶۱

per

بررسی عددی تاثیر کاهش فشار هوای محیط در دینامیک گردابه های هوا در آلوئول های ریوی

جمال حسن پور

مهندسی مکانیک

۱۴۰۱

۶۶ص.

سی دی

دکتری

مهندسي مکانیک گرایش تبدیل انرژی

۱۴۰۱/۰۶/۲۷

مبادله اکسیژن و دی ¬اکسید کربن هوای تنفسی در ریه های انسان با خون توسط آلوئول ها انجام می گیرد. ریه ۸۷ متر مربع مساحت برای رسوب و جذب ذرات دارو و اثرات دارویی دارد. رسوب و انتقال نانو ذرات دارویی یا آلاینده ها به ویژگی های جریان داخل آلوئول ها بستگی دارد. ساختار راه هوایی انسان بیش از 20 نسل را شامل می شود که از راه های هوایی خارج قفسه سینه (حفره دهان یا بینی و از طریق حلق و حنجره تا نای) شروع می شود ، سپس راه های هوایی هدایت کننده، مجاری تنفسی و آلوئول ها. آلوئول ها کیسه های هوای بسیار کوچکی هستند که در انتهای نایژک های ریه قرار می گیرند . کاهش فشار هوا که بر اثر حرکت در ارتفاعات اتفاق می افتد تاثیر بسزایی در عملكرد ریه انسان ها داشته و در نتیجه تاثیر بسزایی در مبادله¬ي اکسیژن و دي اکسید کربن بین هوا و خون دارد. از آنجا که بخش اصلی مبادله¬ي اکسیژن و دي ¬اکسید کربن خون با هوا در حفره هاي انتهایی نایژک ها که آلوئول نامیده می شوند اتفاق می افتد، لذا مطالعه ي جریان هوا در داخل آلوئول ها اهمیت پیدا می کند. شبیه سازی کامپیوتری پژوهش های قبلی نشان می دهد که جریان هوا در داخل آلوئول به¬صورت یک گردابه در می آید. در این پایان نامه کارشناسی ارشد دینامیک گردابه های هوا در داخل آلوئول ها بر اثر تغییرات فشار محیط مورد تحقیق قرار می گیرد و تاثیر کاهش فشار محیط در دینامیک این گردابه ها بررسی می گردد. در این پایان¬نامه هوا به عنوان سیال لزج در نظر گرفته شده است و معادلات حاکم بر جریان هوا : معادلات کامل ناویر استوکس و معادلات بقای جرم در داخل آلوئول با دیواره متحرک که منقبض و منبسط می شود بصورت عددی حل خواهند شد. روش گسسته سازی میدان های محاسباتی روش المان های محدود می باشد. از نرم افزار کامسول برای شبیه سازی مسئله ی مورد تحقیق استفاده خواهد شد و تاثیر کاهش فشار هوای محیط اطراف بر روی دینامیک گردابه ها و قدرت و مسیر جریان آن ها در داخل آلوئول های ریه مشخص خواهد شد

The exchange of oxygen and carbon dioxide of breathing air in human lungs with blood is done by alveoli. The lung has an area of 87 square meters for deposition and absorption of drug particles and medicinal effects. Deposition and transport of pharmaceutical nanoparticles or pollutants depends on the characteristics of the flow inside the alveoli. The structure of the human airway includes more than 20 generations, starting from the outside the chest airways (oral or nasal cavity and through the pharynx and larynx to the trachea), then conducting airways, respiratory tracts and alveoli. Alveoli are very small air sacs that are located at the end of the lungs. The decrease in air pressure that occurs due to movement in high altitudes or inside Aerial vehicles has a significant impact on human lung function, and as a result, it has a significant impact on the exchange of oxygen and carbon dioxide between air and blood. Since the main part of blood oxygen and carbon dioxide exchange with air takes place in the end cavities of the bronchiole, which are called alveoli, it is important to study the air flow inside the alveoli. Computer simulation of previous research shows that the air flow inside the alveoli becomes a vortex. In this master's thesis, the dynamics of air vortices inside the alveoli due to changes in ambient pressure are investigated and the effect of reducing the ambient pressure on the dynamics of these vortices is examined. In this thesis, air is considered as a viscous fluid, and the governing equations of air flow: the complete Navier-Stokes equations and the mass conservation equations inside the alveolus with a moving wall that contracts and expands will be numerically solved. The discretization method of computational fields is the finite element method. Comsol software will be used to simulate the research problem.The effect of reducing the ambient air pressure on the dynamics of vortices and their strength and flow path inside the lung alveoli will be determined.

A numerical study on the effect of reduction of the ambient pressure on the dynamic behavior of the vortex flows inside an alveoli

‏حسن پور،

‏‏جمال

تهیه کننده

‏شروانی تبار،

‏رضوی،

‏‏محمد تقی

سید اسماعیل

استاد راهنما

استاد مشاور

‏تبریز