基于CFD的主動(dòng)式干粉吸入器流場(chǎng)分析與結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、肺部吸入給藥方式是通過(guò)特殊的給藥裝置將藥物顆粒傳遞到肺部,從而產(chǎn)生局部或全身治療的作用。給藥裝置的選擇是影響藥物在肺部有效沉積的重要因素,干粉吸入器由于其便攜、無(wú)污染等特點(diǎn)將成為肺部吸入給藥裝置的主流。理想干粉吸入器一個(gè)重要特點(diǎn)就是不依賴患者的吸氣而在裝置內(nèi)部產(chǎn)生湍流,使得藥物顆粒分散和解聚,且在低吸氣速率下就能有高的肺部沉積率。
　　本文采用實(shí)驗(yàn)分析與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法。使用NGI對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品SpinhalerTM在不同吸氣速率

2、下的肺吸入效率進(jìn)行體外測(cè)定,觀察不同速率下藥物顆粒在不同部位的沉積比例,發(fā)現(xiàn)吸氣速率對(duì)其肺吸入效率及裝置的排空率影響很大?；贑FD的基本原理,在Ansys Workbench平臺(tái)上,使用FLUENT結(jié)合Design Exploration的方法,對(duì)SpinhalerTM內(nèi)部風(fēng)扇流場(chǎng)進(jìn)行了響應(yīng)面優(yōu)化設(shè)計(jì)分析,建立了風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)與吸氣速率的數(shù)值關(guān)系?；谥鲃?dòng)式給藥的方法,提出了兩種影響給藥裝置性能的結(jié)構(gòu)參數(shù),基于CFD對(duì)不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下的流場(chǎng)進(jìn)

3、行分析,分析結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化對(duì)包括速度、湍動(dòng)能和顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡等在內(nèi)的流場(chǎng)特性的影響,發(fā)現(xiàn)柵格可以有效的降低湍流強(qiáng)度且對(duì)氣流有導(dǎo)向作用,出口區(qū)長(zhǎng)度的增加可以降低氣流速度。最后采用正交實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的裝置模型在不同吸氣速率下進(jìn)行肺吸入效率的體外測(cè)定,尋找最優(yōu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)方案,發(fā)現(xiàn)出口區(qū)長(zhǎng)度25mm,柵格孔數(shù)為16,在30L/min的吸氣速率下,裝置的各方面性能達(dá)到最優(yōu)。最終使改進(jìn)后的裝置在低吸氣速率下也有著較高的裝置排空率和肺部沉積率