شبیه سازی عددی جریان پایا در سیستم تنفسی انسان با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی

سیستم تنفسی انسان نقش حیاتی در تبادل گازهای ضروری ایفا می کند، و اختلال در عملکرد آن می تواند منجر به عوارض جدی شود. در این پژوهش، جریان پایا در ریه با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی تحلیل شد تا رفتار جریان، توزیع فشار، و سرعت در شاخه های برونشی مورد بررسی قرار گیرد. مدل هندسی اولیه شامل نای، شاخه های اصلی و بخشی از شاخه های ثانویه با استفاده از نرم افزار کتیا طراحی و با مش بندی دقیق در نرم افزار انسیس فلوئنت شبیه سازی شد. تحلیل ها برای اعداد رینولدز مختلف (۵۰۰، ۱۰۰۰، ۱۵۰۰ و ۲۰۰۰) انجام شد و نتایج نشان دادند که با افزایش عدد رینولدز، اختلاف فشار میان ورودی و خروجی افزایش یافته و فشار دیواره ها بیشتر می شود. سرعت جریان در هسته افزایش و در نواحی نزدیک به دیواره ها کاهش یافت که به تشکیل گردابه ها و تغییرات شدید در شاخه های ثانویه منجر شد. تحلیل تغییرات فشار و سرعت در شاخه های مختلف نشان داد که ساختار هندسی شاخه ها به طور قابل توجهی بر رفتار جریان تاثیرگذار است. این تحقیق با ارائه داده های دقیق از رفتار جریان های پایا، درک بهتری از عملکرد سیستم تنفسی در شرایط طبیعی و پاتولوژیک فراهم می کند و می تواند در طراحی تجهیزات پزشکی و مدل سازی بیماری ها موثر باشد.

کلیدواژه ها:

دینامیک سیالات محاسباتی ، جریان پایا ، عدد رینولدز ، شبیه سازی عددی ، سیستم تنفسی.