鼻腔內(nèi)氣流的流場、溫度場和濕度場分布的研究.pdf

1、該文根據(jù)鼻腔詳細的解剖學(xué)資料以及鼻腔斷層掃描圖數(shù)據(jù),從鼻腔入口開始,依次提取20個斷面上的數(shù)據(jù),并根據(jù)所提取的數(shù)據(jù)在3dsmax中描繪出相應(yīng)斷面邊界上的封閉曲線,然后依次插值封裝這20個斷面,建立了人體右鼻腔真實的復(fù)雜的鼻腔三維幾何模型.作者用有限元分析軟件ANSYS對鼻腔模型劃分網(wǎng)格單元,數(shù)值模擬了定常情況下最大吸氣時鼻腔內(nèi)氣流的分布情況,并且分析了一個呼吸周期內(nèi)鼻腔里面氣流流動的詳細分布情況.同時,通過計算確定了在平靜呼吸時,氣流在

2、鼻腔內(nèi)的流動是層流.通過對有限元計算模型研究,得知鼻腔內(nèi)的氣流流動狀態(tài)主要是由它的復(fù)雜的三維幾何結(jié)構(gòu)決定.計算I結(jié)果顯示,氣流主要是沿著鼻腔的下鼻甲和中鼻甲之間的通道流動,并且在這些地方,氣流的阻力也是最低的.在鼻腔后部的鼻甲地方,鼻腔的截面積減小,在這個地方的鼻甲結(jié)構(gòu)也確定了通過鼻腔里的氣流的路徑.在呼吸周期內(nèi)的不同時刻,所得到鼻腔內(nèi)流場和壓力分布十分相似,只是相應(yīng)時刻的速度和壓力的數(shù)值有很小的區(qū)別.在呼氣過程中,在最大呼氣時刻時,氣

3、流速度的最大值比最大吸氣時的大;呼氣過程與吸氣過程中的氣流分布非常相似,并且在呼氣過程中,鼻腔里面的氣流分布比吸氣過程中的氣流分布更均勻.假定氣流物性參數(shù)如密度、比熱、粘滯系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)及質(zhì)量擴散系數(shù)不受溫度變化影響,在得到鼻腔內(nèi)氣流分布的基礎(chǔ)上,作者求解對流擴散傳熱方程,得到從鼻孔到喉部的溫度場,(通道內(nèi)非耦合層流換熱).并探討了入口氣流溫度變化對鼻腔內(nèi)氣流溫度分布的影響.鼻腔內(nèi)的氣體加濕實際上是鼻粘膜表面的水分在鼻腔內(nèi)的對流傳質(zhì)問題

4、.其方程形式與對流擴散傳熱方程一樣.本文通過變化熱傳導(dǎo)方程,使導(dǎo)熱系數(shù)對應(yīng)于擴散系數(shù),溫度對應(yīng)于水蒸汽濃度,得到了質(zhì)量傳遞方程.作者求解此方程,討論了入口氣流濕度變化對鼻腔內(nèi)氣流濕度分布的影響.計算結(jié)果顯示,在鼻腔正常的情況下,盡管外界的溫度不一樣,但鼻腔的溫度經(jīng)常保持在30℃~33℃,由此可見,鼻腔對進入其里面的冷空氣有很好的加溫作用;同時鼻腔對進入其內(nèi)的空氣進行加濕,當(dāng)入口氣流濕度為60﹪時,在鼻腔出口(喉部)的氣流濕度平均達到90