بررسی عددی نشست ذرات در مدل ساده شده دهان-گلو با رویکرد اولر-لاگرانژ

در مطالعه حاضر، نشست ذرات تک سایز در یک مدل ساده سازی شده از مجاری تنفس فوقانی انسان، با رویکرد اولری-لاگرانژی بررسی شده و با نتایج تجربی پیشین مقایسه شده است. دلیل انتخاب مجاری تنفسی فوقانی، اهمیت بسیار زیاد این ناحیه در فرایند انتقال ذرات دارو به ریه است؛ به عبارت دیگر این ناحیه مانند فیلتری عمل میکند که تحویل دهنده ذرات دارویی به مجاری ریه است. در این مطالعه، برای شبیه سازی جریان آشفته از مدل اغتشاشی کا.امگا.اس.اس.تی1 استفاده شده است. معادلات حل شامل معادلات پیوستگی، مومنتوم، معادله انتقال انرژی جنبشی توربولانسی و معادله انتقال شبه سرعت برای فاز پیوسته و معادلات لاگرانژی برای دنبال کردن مسیر ذرات (فاز گسسته) می باشد. جریان به صورت پایا حل شده است و با توجه به پایین بودن کسر حجمی ذرات و تاثیر ناچیز ذرات بر فاز پیوسته، از فرض تعامل یکراه ه2 استفاده شده است. ابزار حل نرم افزار متن باز اوپن فوم3 میباشد. در این مطالعه هوای اطراف دهان به صورت یک محفظه شبیه سازی شده و به دامنه حل اضافه شده است. تاثیر وجود و عدم وجود محفظه در دامنه حل و همچنین تاثیر اندازه ذرات و دبی ورودی بر درصد نشست ذرات بررسی شده است. نتایج نشان داد که وجود محفظه در دامنه حل باعث کاهش درصد نشست ذرات میشود و این به معنی این است که درصد بیشتری از ذرات وارد برونشها میشوند. همچنین افزایش اندازه ذرات و دبی ورودی، باعث افزایش نشست ذرات در مدل دهان-گلو میشود.

کلیدواژه ها:

مجاری تنفسی فوقانی ، رویکرد اولری-لاگرانژی ، مدل اغتشاشی کا.امگا.اس.اس.تی ، تعامل یکراهه ، درصد نشست ذرات