PM2.5细颗粒物在肺腺泡区运动及沉积的数值模拟

采用数值模拟方法研究了肺腺泡区气流和可吸入颗粒的运动沉积规律.区别于以往的单级固定壁研究方法,本文利用Weibel-A模型中的肺腺泡几何数据,建立了完整覆盖0~8级肺腺泡区的二维几何模型,并通过动边界方法引入节律收缩/扩张的呼吸动力学机制.随后针对正常成年人平静呼吸状态,研究了人体肺腺泡区的非定常流场特性.在此基础上,在拉格朗日框架下研究了可吸入颗粒物的运动,统计了颗粒物的沉积率并对主要沉积机理进行了分析.结果表明:布朗扩散是粒径较小颗粒(0.01μm≤dp≤0.50μm)传输和沉积的主导因素,而重力沉降是粒径较大颗粒(0.50μmdp2.50μm)传输和沉积的主导因素;可吸入颗粒物在肺腺泡内的沉积率与颗粒密度以及粒径等因素密切相关.研究结果可以为可吸入颗粒物对人体健康影响的研究以及微流控人工肺的研究等提供依据.

Numerical Simulation on Movement and Deposition of PM2. 5 in Pulmonary Acinus