人体呼吸道内可吸入颗粒物的气固两相流数值模拟与仿生实验

声明

摘要

主要符号表

第一章 绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 呼吸系统中的气固两相流问题

1．3 呼吸道系统

1．4 国内外研究进展

1．4．1 呼吸道模型

1．4．2 纳米可吸入颗粒物

1．4．3 吸湿性可吸入颗粒物

1．4．4 纤丝状可吸入颗粒物

1．4．5 国内外研究进展小结

1．5 课题研究思路和技术路线

1．5．1 数值模拟方面

1．5．2 实验研究方面

1．6 本章小结

参考文献

第二章 球形颗粒物在受阻塞下呼吸道内的CFD-DPM数值模拟

2．1 基于CFD-DPM的气固流动三维层流模型

2．1．1 气相场层流模型

2．1．2 球形颗粒物运动方程

2．2 模拟对象与条件

2．2．1 受COPD影响的G5-G8呼吸道模型

2．2．2 边界与初始条件

2．3 模型验证——基于Weibel模型的G3-G5呼吸道沉积率对比

2．4 结果分析

2．4．1 流场分布

2．4．2 沉积形式

2．4．3 沉积率

2．5 本章小结

参考文献

第三章 球形多组分可吸入颗粒物-蒸气作用的CFD-DPM数值模拟

3．1 基于CFD-DPM的气固流动三维湍流模型

3．1．1 气相场Transition SST湍流模型

3．1．2 球形颗粒物运动方程

3．2 多组分可吸入颗粒物-蒸气作用模型

3．3 模型验证

3．3．1 稳态模拟验证：氯化钠颗粒在高相对湿度条件下的增长

3．3．2 非稳态模拟验证：丙三醇液滴在非稳态相对湿度条件下的增长

3．4 模拟对象与条件

3．4．1 理想口喉模型

3．4．2 理想G3-G6呼吸道模型

3．5 结果分析一——理想口喉模型内干／湿壁面条件的影响

3．5．1 相对湿度分布

3．5．2 沉积比

3．5．3 沉积形式

3．6 结果分析二——理想G3-G6呼吸道内壁面温度与相对湿度条件的影响

3．6．1 速度与相对湿度分布

3．6．2 沉积比

3．6．3 沉积形式

3．7 本章小结

参考文献

第四章 球形可吸入颗粒物的CFD-DEM数值模拟

4．1 基于CFD-DEM的气固流动三维层流模型

4．1．1 气相场层流模型

4．1．2 球形颗粒物运动方程

4．2 模拟对象与条件

4．3 结果分析

4．3．1 流场分布

4．3．2 沉积率

4．3．3 颗粒运动

4．4 本章小结

参考文献

第五章 纤丝状可吸入颗粒物的沉积实验研究

5．1 实验系统与流程

5．2 图像处理方法

5．3 结果分析

5．3．1 沉积比

5．3．2 匹配Stokes数与沉降因子

5．3．3 纤丝状颗粒物方向分布

5．4 本章小结

参考文献

第六章 重力沉降影响下球形可吸入颗粒物的CFD-DPM模拟

6．1 呼吸道模型选择

6．2 模拟对象与条件

6．3 结果与讨论

6．3．1 流场分布

6．3．2 颗粒物沉积形式

6．3．3 颗粒物沉积比

6．4 本章小结

参考文献

第七章 结论与展望

攻读博士学位期间论文发表情况

致谢