顆粒物在人體呼吸系統(tǒng)中傳輸與沉積的數(shù)值模擬研究.pdf_第1頁
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1、顆粒污染物隨著呼吸過程進(jìn)入人體并沉積在呼吸道內(nèi)部,導(dǎo)致沉積表面細(xì)胞的氧化應(yīng)激反應(yīng),危害人體健康。近年來,流行病學(xué)研究表明,大氣中可吸入顆粒物濃度的上升導(dǎo)致呼吸系統(tǒng)疾病、心血管疾病發(fā)病率及死亡率的增加。因此,研究在呼吸道內(nèi)顆粒物的沉積對(duì)于評(píng)估顆粒污染物的健康風(fēng)險(xiǎn)至關(guān)重要。另一方面,顆粒藥物通過呼吸系統(tǒng)直接作用與病患處治療疾病具有靶向性高、起效迅速等優(yōu)點(diǎn),近年來被認(rèn)為是一種很有前途的治療方式。研究顆粒藥物在呼吸道內(nèi)的沉積對(duì)于改善吸入療法的療

2、效具有重要的參考價(jià)值。
   在呼吸生理學(xué)及人體肺部結(jié)構(gòu)的研究基礎(chǔ)上,引入人體的基本呼吸參數(shù),建立肺部第三級(jí)到第六級(jí)健康及阻塞支氣管的物理模型,通過數(shù)值模擬來研究氣體流動(dòng)及顆粒物沉積規(guī)律。選擇歐拉-拉格朗日模型來研究空氣流動(dòng)和顆粒物的運(yùn)行軌跡,其控制方程分別為N-S方程和牛頓第二定律方程,通過計(jì)算得出模型中空氣流場(chǎng)的分布特性和顆粒物沉積結(jié)果。顆粒物的沉積量和沉積部位是評(píng)估顆粒物對(duì)人體健康影響的重要參數(shù),呼吸速率和顆粒物的屬性是影

3、響其沉積量和沉積部位的主要因素。本文主要研究了以下內(nèi)容:1.通過改變模型入口的氣體雷諾數(shù),研究得出人體處于不同呼吸強(qiáng)度下顆粒物的沉積情況。2.研究顆粒物粒徑和密度對(duì)沉積的影響,研究得出不同屬性的顆粒物質(zhì)在人體的沉積特性。3.通過調(diào)節(jié)重力與計(jì)算模型的相對(duì)方向,來模擬實(shí)際情況中重力對(duì)顆粒物沉積及藥物靶向性的調(diào)節(jié)作用。
   通過與他人實(shí)驗(yàn)及模擬結(jié)果的對(duì)比,驗(yàn)證了本文的模擬結(jié)果的可靠性。研究表明,粒徑在2.5~10μm的顆粒物總沉積量

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