维维克·库马尔·斯利瓦斯塔夫;Akshoy R.保罗。;阿努吉·贾恩 在人体呼吸道CFD模拟中捕捉壁湍流。 (英语) Zbl 07316654号 数学。计算。模拟。 160, 23-38 (2019). 摘要:本研究集中于使用计算流体动力学(CFD)模拟人类呼吸道中的湍流。对于使用基于有限体积法(FVM)的CFD解算器捕捉壁湍流参数的近壁网格细化,重点关注以(mathrm{y}^+)(y-plus)值表示的局部雷诺数。人体呼吸道内的湍流是在高呼吸条件下形成的,通常是在跑步或运动期间。由于呼吸道的不规则横截面和呼吸道壁的曲面,也会在人体呼吸道中形成湍流。本研究考虑了基于CT扫描的真实呼吸模型。本研究使用了两种湍流模型,即可实现的(k-\varepsilon)和低雷诺数(k-\omega)模型来捕捉60升/分钟吸气流条件下的湍流现象。在湍流过程中,呼吸壁附近出现较大的速度梯度,因此正确的(mathrm{y}^+)值对于使用这些湍流模型准确预测壁面有界流至关重要。本文的结果基于合理选择的(mathrm{y}^+)值和湍流模型,这些模型对于正确模拟重呼吸条件下呼吸道内的气流至关重要。 MSC公司: 65立方厘米 概率方法,随机微分方程 6500万 偏微分方程、初值和含时初边值问题的数值方法 76瑞克斯 扩散和对流 关键词:人体呼吸道;局部雷诺数;湍流动能;湍流能量耗散;计算流体力学 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{V.K.Srivastav}等人,《数学》。计算。模拟。160、23-38(2019年;Zbl 07316654) 全文: 内政部 参考文献: [1] Anderson,J.,计算流体动力学(1995),McGraw-Hill教育,ISBN 0070016852,9780070016859 [2] 安德森,B。;安德森,R。;Hakansson,L。;莫滕森,M。;苏迪约,R。;van Wachem,B.,《工程师计算流体动力学》(2012),剑桥大学出版社·Zbl 1262.76002号 [3] Ansys-Fluent,14.5版,用户指南。美国Ansys公司,2013年。Ansys-Fluent,14.5版,用户指南。美国Ansys公司,2013年。 [4] 巴克尔,J.W.D。;沃斯·W·G。;哥伦比亚特区戈尔。;Germonpre,P。;Partoens,B。;Wuts,F.L。;帕里泽尔,P.M。;Backer,W.D.,《下呼吸道流动分析:患者特定模型和边界条件》,医学工程与物理。,30, 872-879 (2008) [5] 福尔曼,M。;Jıcha,M。;Katolicky,J.,《呼吸周期期间人体呼吸道中的气溶胶沉积》,应用。计算。机械。,1, 437-444 (2007) [6] 因塔文,K。;Choi,L.T。;涂,J。;丁加,S。;Thien,F.,不同呼吸条件下气管支气管气道模型中的微粒沉积,医学工程与物理。,32, 1198-1212 (2010) [7] Jamasp,Azarnoosh,《人体呼吸道气流的计算流体动力学模拟》(2016),位于查塔努加的特纳西大学:位于田纳西州查塔努加的特纳西大学,(硕士论文) [8] Jeong,S.J。;Kim,W.S。;Sung,S.J.,使用计算流体动力学对阻塞性睡眠呼吸暂停患者上气道的流动特性和空气动力进行的数值研究,医学工程与物理。,29, 637-651 (2007) [9] 新罕布什尔州乔哈里。;奥斯曼,K。;赫尔米,N.H.N。;Kadir,M.A.R.A.,气流模拟中真实CT扫描和简化人体气道模型的对比分析,计算。方法生物技术。生物识别。工程(2013) [10] 克莱因斯特勒,C。;Zhang,《人体气道模型中的层流-湍流液-颗粒流动》,国际期刊Multiph。流量。,29, 271-289 (2003) ·Zbl 1136.76551号 [11] 克莱因斯特勒,C。;Zhang,《人类呼吸系统中的气流和颗粒输送》,年。Rev.流体机械。,42, 301-334 (2010) ·Zbl 1213.76264号 [12] 兰伯特,A.R。;奥斯豪内西,P.T。;Tawhai,M.H。;霍夫马,E.A。;Lin,C.L.,基于图像的气道模型中颗粒的区域沉积:大涡模拟和左右肺通气不对称,气溶胶科学。技术。,45, 11-25 (2011) [13] Leonard,B.P.,基于二次上游插值的稳定准确对流建模程序,计算。方法流体应用。机械。工程,19,59-98(1979)·Zbl 0423.76070号 [14] 刘,Z。;安圭,L。;X.小霞。;Ran,G.,儿童上呼吸道气流模式和颗粒沉积特征的计算流体动力学模拟,工程应用。计算。流体力学。,6, 556-571 (2012) [15] 最长,P.W。;Vinchurkar,S.,《验证呼吸气溶胶沉积的CFD预测:上游过渡和湍流的影响》,J.Biomech。,40, 305-316 (2007) [16] 罗,X.Y。;辛顿,J.S。;Liew,T.T。;Tan,K.K.,《简单气道模型中流动的LES建模》,医学工程与物理。,26, 403-413 (2004) [17] Luo,H.Y。;Liu,Y.,CT扫描人肺气道分叉流建模,J.Biomech。,41, 2681-2688 (2008) [18] 罗洪勇。;Liu,Y.,CT扫描人肺气道中的颗粒沉积,J.Biomech。,42, 1869-1876 (2009) [19] Mimics,TM 9.1,Materialise,比利时。;Mimics,TM 9.1,Materialise,比利时。 [20] Nithiarasu,P。;Liu,C.B。;马萨罗蒂,N.,使用非结构化网格通过人体上呼吸道模型进行层流和湍流计算,Commun。数字。方法。工程师,23,1057-1069(2007)·Zbl 1127.76070号 [21] 诺瓦克,N。;卡卡德,P.P。;Annapragada,A.V.,《人类肺部气流和气溶胶沉积的计算流体动力学模拟》,Ann.Biomed。工程,31374-390(2003) [22] Patankar,S.V.,《数值传热和流体流动》(1980),《半球出版社》。公司:Hemisphere Pub。纽约公司·Zbl 0521.76003号 [23] 拉德哈克利什南,H。;Kassinos,S.,人类肺部湍流和颗粒沉积的CFD建模,(IEEE EMBS第31届国际年会(2009)) [24] 萨利姆,S.M。;Cheah,S.C.,《处理壁面湍流的Wall y+策略》(2009年国际工程师和计算机科学家联合会会议记录;II,IMECS 2009年3月18日至20日(2009)) [25] Srivastav,V.K。;库马尔,A。;Shukla,S.K。;A.R.保罗。;巴特,A.D。;Jain,A.,使用CFD对基于CT扫描的人类呼吸道肿瘤进行气流和气溶胶药物输送,J.Appl。流体力学。,20245-256年7月2日(2014年) [26] Srivastav,V.K。;A.R.保罗。;Jain,A.,《肿瘤人体气道药物输送的计算研究》,国际计算机杂志。科学。数学。(2018),(印刷中) [27] Tawhai先生。;Lin,C.L.,基于图像的肺结构和功能建模,J.Magn。Reson公司。成像,32,1421-1431(2010) [28] Walters,D.K。;Luke,W.H.,《大规模多代肺部模型中颗粒沉积的计算流体动力学模拟》,J.Biomech。工程,133(2011),011003-1至 [29] Weibel,E.R.,《人肺的形态计量学》,110-144(1963),学术出版社:纽约学术出版社 [30] Wilcox,D.C.,CFD湍流建模(1994),DCW出版社:加拿大DCW出版社 [31] 张,Z。;Kleinstreuer,C.,《层流-湍流流体-纳米颗粒动力学模拟:模型比较和纳米颗粒沉积应用》,国际期刊Numer。方法生物识别。工程,22,1930-1950(2011)·Zbl 1426.76177号 [32] 张,Z。;克莱因斯特勒,C。;Kim,C.S.,弯曲进气管对分叉肺模型中气流和颗粒沉积的影响,J.Biomech。,34, 659-669 (2001) [33] 张,Z。;克莱因斯特勒,C。;Kim,C.S.,16代气管支气管气道模型中的气流和纳米颗粒沉积,Ann.Biomed。工程师,36,12,2095-2110(2008) [34] X.G.Zhao,X.X.Xu,SH.L.Tan,Y.J.Liu,Z.H.H.Gao,人体上呼吸道模型中气固两相流的特征。2009.内政部:978-1-4244-2902-8。;X.G.Zhao,X.X.Xu,SH.L.Tan,Y.J.Liu,Z.H.H.Gao,人体上呼吸道模型中气固两相流的特征。2009年,内政部:978-1-4244-2902-8。 此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。