بررسی نشست ذرات در جریان متلاطم در دستگاه تنفسی فوقانی انسان با استفاده از روش های تصادفی

در این تحقیق نشست ذرات مایکرو و نانو در جریان متلاطم در دستگاه تنفسی فوقانی انسان به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. مدل هندسی مورد استفاده مدلی واقعی از مسیر عبور هوا شامل حفره ی بینی، حلق، حنجره و نای است. برای حل مسأله ابتدا میدان جریان سیال حل شده و سپس حرکت و نشست ذرات در این میدان بررسی شده است. برای حل میدان جریان متلاطم، پس از ارزیابی عملکرد مدل های تلاطم دومعادله ای مختلف در پیش بینی جریان در هندسه ای ساده تر (نازل همگرا- واگرا)، از مدل lrn k-? استفاده شده است. سپس، حرکت ذرات نانو با استفاده از دیدگاه اویلری و حرکت ذرات مایکرو با استفاده از دیدگاه لاگرانژی مورد بررسی قرار گرفته است. در دیدگاه لاگرانژی برای یافتن سرعت های نوسانی سیال که بر حرکت ذره موثر است از مدل حرکت تصادفی پیوسته استفاده شده و نتایج این مدل با نتایج مدل حرکت تصادفی گسسته مقایسه شده است. علاوه بر آن، برای بررسی کیفیت نتایج بدست آمده، مسأله به روش les نیز حل شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که تلاطم نشست ذرات با اینرسی متوسط را افزایش می دهد اما بر نشست ذرات با اینرسی خیلی کم و زیاد تأثیر قابل توجهی ندارد. همچنین مقایسه ی نتایج بدست آمده با داده های تجربی بیانگر این است که استفاده از مدل حرکت تصادفی پیوسته، در مقابل مدل حرکت تصادفی گسسته، دقت نتایج را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. همچنین مقایسه ی نتایج روش rans (همراه با مدل تصادفی) و روش les نشان می دهد که نتایج این دو روش در پیش بینی نشست کلی ذرات به یکدیگر نزدیک هستند درحالی که در پیش بینی نشست محلی تفاوت های قابل توجهی با یکدیگر دارند.