Текущая версия |
Ваш текст |
Строка 24: |
Строка 24: |
| | | |
| ==Постановка задачи== | | ==Постановка задачи== |
− | [[Файл:Uslov.png|200px|thumb|right|Граничные условия]]
| + | Рассматривается процесс вдоха-выдоха. Будем ставить граничные и начальные условия в соответствии с реальными бронхами: |
− | Рассматривается процесс вдоха-выдоха. Будем ставить граничные условия в соответствии с реальными бронхами: | + | <math> V_y = 3.2*\sin(Time)|_{Time\le\pi}+2.8\sin((Time+0.7268)/1.23)|_{Time\ge\pi} (м/с) </math> |
− | <math> V_y = 3.2*\sin(Time)|_{Time\le\pi}+2.8\sin((Time+0.7268)/1.23)|_{Time>\pi} (м/с) </math><br> | |
− | <math> P = 101325-98*\sin(Time)|_{Time\le\pi}+98\sin((Time+0.7268)/1.23)|_{Time>\pi} (Па) </math><br>
| |
− | <math> T_1 = 15^\circ </math><br>
| |
− | <math> T_2 = 36.6^\circ </math><br>
| |
− | И начальные условия:<br>
| |
− | предполагаем, что в начальное время воздуха в легких нет, т.е. нет течения: <math>|u_0| = |v_0| = |w_0| = 0 </math> м/с. Так же будем считать, что давление в легких равно нормальному атмосферному давлению: <math>p_0 = 101325 </math> Па. Температура равна температуре человеческого тела: <math>T_0 = 36.6^\circ </math> C.
| |
− | | |
− | ==Полученные результаты==
| |
− | ===Поле скоростей===
| |
− | [[File:vel-graph.png|350px]]<br>
| |
− | {{#widget:YouTube|height=200|width=300|id=SlS07GKIHXU}}<br>
| |
− | По анализу изменения поля скоростей во времени видно, что с уменьшением диаметра бронхов скорость возрастает. Наибольшая скорость возникает в мелких бронхах и соответственно в альвеолах.
| |
− | ===Поле давлений===
| |
− | [[File:Press-graphpng.png|350px]]<br>
| |
− | {{#widget:YouTube|height=200|width=300|id=uhO71OVBXPw}}<br>
| |
− | Анализируя полученные результаты изменения давления в точках можем прийти к выводу – полученное поле давлений является верным. Данный вывод делаю из того, что при вдохе давление в альвеолах падает на 98 Па, и является самым низким (синяя линия). Далее идет точка P2, в которой давление больше. Воздух будет течь от точки с более высоким давлением в точку с более низким. Давление в точке P1 (черная линия) самое высокое, соответственно воздух будет течь от P1 в точку P2 далее к «альвеолам» (точка Bound). Аналогичное, только обратное будет происходить в обратном порядке: от «альвеол» воздух будет течь в точку P2, далее в точку P1, что соответствует реальному выдоху.
| |
− | ===Поле температур===
| |
− | [[File:Temp-graph.png|350px]]<br>
| |
− | {{#widget:YouTube|height=200|width=300|id=Hb9dqGBBC7Y}}
| |
− | {{#widget:YouTube|height=200|width=300|id=kvC1oS3omvM}}<br>
| |
− | Анализируя полученные результаты распределения температуры: при вдыхании с увеличением скорости потока уменьшается температура в рассматриваемой точке, при уменьшении скорости потока поток прогревается сильнее. При выдохе – весь воздух прогрет, и поток имеет одинаковую температуру.
| |
− | | |
− | ==Вывод==
| |
− | Полученными результатами стали:
| |
− | * поле скоростей;
| |
− | * поле давлений;
| |
− | * поле температур;
| |
− | Полученные результаты могут быть использованы:
| |
− | * для исследования оседания частиц в легких (мелкодисперсная пыль аэрозоли);
| |
− | * моделирования полностью легких, включая альвеолы, как пороупругий материал;
| |
− | * при создании искусственных легких.
| |
− | | |
− | ==Материалы работы==
| |
− | *'''[[Медиа:plakatBogdanov.pdf|Плакат (pdf)]]'''
| |
− | *'''[[Медиа:plakatBogdanov1.png|Плакат (png)]]'''
| |
− | *'''[[Медиа:diplomBogdanov.pdf|Диплом (pdf)]]'''
| |
− | *'''[[Медиа:PrewBogdanov.pdf|Превью (pdf)]]'''
| |
− | *'''[[Медиа:BronhModelingweb.pptx|Презентация (pptx)]]'''
| |
− | | |
− | ==Список литературы==
| |
− | # Белебезьев, Г.И., Козяр, В.В.. Физиология и патофизиология искусственной вентиляции легких. Часть I - Ника-Центр, Киев, 2003
| |
− | # Белов, И.А., Исаев, С.А. Моделирование турбулентных течений Учеб. пособие. – СПб.: Балт. гос. техн. ун-т, 2001. –108 с.
| |
− | # Березовский, В.А., Колотилов, Н.Н. Биофизические характеристики тканей человека. Справочник. Киев, 1990.
| |
− | # Варламов, В.А., Варламов, Г.В., Власова, Н.М., Зубрилова, И.С., Котомин, М.Б. Углубленные кадровые проверки М. 2003
| |
− | # Гарбарук, А.В. Моделирование турбулентности в расчетах сложных течений: учебное пособие / А.В. Гарбарук, М.Х. Стрелец, М.Л. Шур – СПб: Изд-во Политехн. ун-та, 2012. – 88 с.
| |
− | # Злыгостев, А.С., Марченко, Т.О. Анатомия и физиология человека /Авторы-составители: Злыгостев А.С., Марченко Т.О. - Таганрог: http://anfiz.ru/, 2012
| |
− | # Книпович, Н. М. Бронхи Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
| |
− | # Лагунова, И.Г. Трахео-бронхиальное дерево человека в период его роста (Анатомо-рентгенологическое исследование) / И.Г. Лагунова // Нарушения бронхиальной проходимости. — М., 1946. — С. 210.
| |
− | # Лойцянский, Л.Г. Механика жидкости и газа. - 7-е изд., испр. - М.: Дрофа, 2003. - 840 с.
| |
− | # Лукомский, Г.И. Атлас бронхоскопии / Г. И. Лукомский, В. А. Спасская. - М. : Медучпособие, 1965. - 90 с.
| |
− | # Неттер, Ф. Атлас анатомии человека: Уч. пос.-атлас / Под ред. Н.О. Бартоша; Пер. с англ. А.П. Киясова. – м.: гэотар-мед, 2003.
| |
− | # Орлов, Р.С. Нормальная физиология / Р.С. Орлов, А.Д. Ноздрачев.- М: ГЭОТАР-МЕД, 2005.
| |
− | # Роуч, П. Вычислительная гидродинамика. – М.: Мир, 1980. – 616с.
| |
− | # Сапин, М.Р. Анатомия человека, 2-х томах. М.: «Медицина», 2003 . – 992 с
| |
− | # Флетчер, К. Вычислительные методы в динамике жидкостей: В 2-х томах: Т. 1 и 2: Пер. с англ. – М.: Мир, 1991. – 504 с.
| |
− | # Devdatta, V.K.Katiyar, Pratibha, Sarita. Numerical simulation of flow structure and deposition of particles in Asthematic Airway Bifurcation/ Department of Mathematics, Indian Institute of Technology Roorkee, Uttrakhand, India, 2012.
| |
− | # Gihad Ibrahim. CFD models of the bronchial airways with dynamic boundaries/ Department of Engineering University of Leicester, Leicester, England, 2014.
| |
− | # ANSYS CFX-Solver Theory Guide ANSYS, Inc. 2009
| |
− | # http://cae-expert.ru/product/ansys-cfx
| |
− | # http://cae-club.ru
| |
− | # http://www.ansys.com/
| |