流固耦合作用下真实人体上呼吸道呼吸流涡结构演化的数值仿真

来源：计算力学学报杂志2015年第4期北京时间：

作者：徐新喜,孙栋,李福生,赵秀国,刘亚军

单位：军事医学科学院 卫生装备研究所 国家生物防护装备工程技术研究中心, 天津 300161,总后军事交通运输研究所, 天津 300161,中国人民解放军第291医院, 包头 014040,军事医学科学院 卫生装备研究所 国家生物防护装备工程技术研究中心, 天津 300161,军事医学科学院 卫生装备研究所 国家生物防护装备工程技术研究中心, 天津 300161

摘要：通过构建真实人体上呼吸道三维规范模型,运用大涡模拟数值方法,对考虑流固耦合作用的低强度循环呼吸模式下人体上呼吸道内的呼吸流进行了数值仿真,研究分析了人体口喉模型及气管支气管内的气流涡结构及其演化过程.结果表明,循环吸气过程中,气流在口腔中部以及舌苔上部形成多个涡管,在声门部位形成强烈的射流,在气管前壁出现 马蹄涡,到气管中部大尺度涡结构逐步消失,支气管中只剩下一系列小尺度涡结构;循环呼气过程中,气流在气管底部产生较为复杂的涡结构,随着气流在气管内的融合,涡强度逐步减弱,在咽喉后壁形成拱状涡,气流进入口腔后,涡结构破裂,涡量扩散,没有较大的涡结构产生.

关键词：人体上呼吸道,呼吸流,流固耦合作用,涡结构演化,数值仿真,

基金资助：国家自然科学基金(31070832)资助项目.