气溶胶颗粒在气管及支气管内运动与沉淀机理研究

大气中粒径小于10微米的气溶胶是影响我国城市空气质量的最重要物质，对人体呼吸系统和身心健康构成重大威胁。本项目在现有的呼吸流体力学研究基础上，首次采用非定常气固两相湍流模型，研究气溶胶在人体气管及支气管内的运动和沉淀过程，克服了目前国际上所采用的定常层流模型的局限性。基于雷诺应力模型和颗粒轨道模型，建立人体呼吸过程的三维非定常湍流流动传热传质的理论模型。使用非结构化网格上的有限体积法数值求解复杂流道内的流场。实验测量分岔管模型内的湍流速度场，验证和改进理论模型及计算模型。数值模拟颗粒群空气污染物在人体第0－2级气管及支气管模型内的运动规律；颗粒在粘膜层上的沉淀规律；以及颗粒粒径和密度，颗粒浓度，呼吸流量和频率对沉淀概率的影响。数值计算粘膜层对呼吸流场的加温加湿过程。对深刻认识人体呼吸疾病发生、治疗、传播和预防，深入研究呼吸生理学具有重要科学意义和临床价值。