顆粒物在人體呼吸系統(tǒng)中傳輸與沉積的數(shù)值模擬研究.pdf

1、顆粒污染物隨著呼吸過程進入人體并沉積在呼吸道內(nèi)部，導(dǎo)致沉積表面細胞的氧化應(yīng)激反應(yīng)，危害人體健康。近年來，流行病學研究表明，大氣中可吸入顆粒物濃度的上升導(dǎo)致呼吸系統(tǒng)疾病、心血管疾病發(fā)病率及死亡率的增加。因此，研究在呼吸道內(nèi)顆粒物的沉積對于評估顆粒污染物的健康風險至關(guān)重要。另一方面，顆粒藥物通過呼吸系統(tǒng)直接作用與病患處治療疾病具有靶向性高、起效迅速等優(yōu)點，近年來被認為是一種很有前途的治療方式。研究顆粒藥物在呼吸道內(nèi)的沉積對于改善吸入療法的療

2、效具有重要的參考價值。
　　 在呼吸生理學及人體肺部結(jié)構(gòu)的研究基礎(chǔ)上，引入人體的基本呼吸參數(shù)，建立肺部第三級到第六級健康及阻塞支氣管的物理模型，通過數(shù)值模擬來研究氣體流動及顆粒物沉積規(guī)律。選擇歐拉-拉格朗日模型來研究空氣流動和顆粒物的運行軌跡，其控制方程分別為N-S方程和牛頓第二定律方程，通過計算得出模型中空氣流場的分布特性和顆粒物沉積結(jié)果。顆粒物的沉積量和沉積部位是評估顆粒物對人體健康影響的重要參數(shù)，呼吸速率和顆粒物的屬性是影

3、響其沉積量和沉積部位的主要因素。本文主要研究了以下內(nèi)容：1．通過改變模型入口的氣體雷諾數(shù)，研究得出人體處于不同呼吸強度下顆粒物的沉積情況。2．研究顆粒物粒徑和密度對沉積的影響，研究得出不同屬性的顆粒物質(zhì)在人體的沉積特性。3．通過調(diào)節(jié)重力與計算模型的相對方向，來模擬實際情況中重力對顆粒物沉積及藥物靶向性的調(diào)節(jié)作用。
　　 通過與他人實驗及模擬結(jié)果的對比，驗證了本文的模擬結(jié)果的可靠性。研究表明，粒徑在2.5～10μm的顆粒物總沉積量