短时吸气过程中的气流动力学
流体动力学
2015-01-23 v1
摘要
在快速吸气（如嗅闻）期间，气道内的气流会迅速加速并衰减。我们在一个从鼻子延伸至支气管的受试者几何模型中，研究了气流发展及吸入气体对流输运的后果。通过对一次持续 0.5 秒、峰值流量为 1 升/秒、吸入体积为 364 毫升的嗅闻动作进行高分辨率模拟，确定了流动转变的进程以及吸入的非吸收性气体的推进情况。在鼻腔内，气流的分布经历了三个阶段：(i) 约 50 毫秒的初始瞬态阶段，大致相当于鼻腔体积的填充时间；(ii) 占据吸气大部分时间的准平衡阶段；以及 (iii) 终止阶段。流动转变在声门上区于 20 毫秒内开始，导致在整个吸气过程中持续存在大幅度的波动；而在鼻腔内，靠近峰值流量时产生的波动强度大幅降低，并在气流衰减阶段减弱。气体浓度测量结果显示，吸入气体在鼻腔内存在非均匀的积聚和清除过程。在气管隆突处，时间浓度剖面的形式反映了剪切色散以及由回流区域引起的气道填充缺陷。
引用
@article{arxiv.1501.05344,
title = {Dynamics of airflow in a short inhalation},
author = {Alister Bates and Denis Doorly and Raul Cetto and Hadrien Calmet and Alberto Gambaruto and Neil Tolley and Guillaume Houzeaux and Robert Schroter},
journal= {arXiv preprint arXiv:1501.05344},
year = {2015}
}
备注
15 pages