Моделирование течения воздуха в крупных воздухоносных путях человека методом конечных элементов — различия между версиями
| Строка 25: | Строка 25: | ||
==Постановка задачи== | ==Постановка задачи== | ||
Рассматривается процесс вдоха-выдоха. Будем ставить граничные 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\ge\pi} (м/с) </math><br> |
| − | <math> P = 101325-98*\sin(Time)|_{Time\le\pi}+98\sin((Time+0.7268)/1.23)|_{Time\ge\pi} (Па) </math> | + | <math> P = 101325-98*\sin(Time)|_{Time\le\pi}+98\sin((Time+0.7268)/1.23)|_{Time\ge\pi} (Па) </math><br> |
| − | <math> T_1 = 15^\circ </math> | + | <math> T_1 = 15^\circ </math><br> |
<math> T_2 = 36.6^\circ </math> | <math> T_2 = 36.6^\circ </math> | ||
| + | И начальные условия: | ||
| + | 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. | ||
Версия 21:07, 19 июня 2016
БАКАЛАВРСКАЯ РАБОТА
Автор работы: Д. В. Богданов
Руководитель: аспирант кафедры ТМ О. В. Бразгина
Содержание
Введение
В настоящее время известны процессы протекающие в органах, однако, недостаточно сведений для полного понимания возникновения и протекания этих процессов. Компьютерное моделирование является одним из наиболее перспективных методов исследования. Компьютерное моделирование дает возможность варьирования параметров для лучшего понимания процессов, например течения легких в бронхах.
Цель работы
Моделирование крупных воздухоносных путей человека методом конечных элементов
Задачи дипломной работы:
- изучить строение крупных воздухоносных путей человека – бронхов;
- выбрать подходящий тип модели турбулентности;
- получить поле скоростей, поле давлений и поле температур
Строение крупных воздухоносных путей человека
Крупные воздухоносные пути человека состоят из:трахеи и бронхов. Длина трахеи составляет в среднем 11 —11,6 см, поперечный диаметр 1,2 – 1,8 см. Угол разветвления трахеи — 55° (40—65°). Длина правого главного бронха — 2,3 см (1,5 — 3,5 см). Длина левого главного бронха — 4,3 см (3—6 см). Крупные бронхи имеют диаметр 10-15 мм. Средние диаметром от 2 до 5 мм. Малые бронхи имеют диаметр 1-2 мм, бронхиолы – 0,5 мм.
Механика дыхания
Один цикл чередования вдоха и выдоха составляет дыхательный акт. В среднем за минуту человек совершает 12-15 дыхательных актов. Обычно вдох несколько короче выдоха, у человека их соотношение примерно 1:1,2-1,5. Средняя скорость воздуха при вдохе – 3,2 м/с; при выдохе – 2,8 м/с. Вдох и выдох обеспечиваются дыхательными движениями грудной клетки и диафрагмы. В процессе вдоха, давление в альвеолах падает на 98 Па, и туда движется воздух. При выдохе все наоборот, в альвеолах создается избыточное давление и воздух по бронхам и трахеи движется обратно во внешнюю среду
Постановка задачи
Рассматривается процесс вдоха-выдоха. Будем ставить граничные условия в соответствии с реальными бронхами:
И начальные условия:
предполагаем, что в начальное время воздуха в легких нет, т.е. нет течения: м/с. Так же будем считать, что давление в легких равно нормальному атмосферному давлению: Па. Температура равна температуре человеческого тела: C.
