نام پژوهشگر: احسان الله سعادتی

شبیه سازی هیدرودینامیکی و ردیابی ذرات در حبابچه های ریه انسان
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه صنعتی اصفهان - دانشکده مهندسی مکانیک 1387
  احسان الله سعادتی   محمدسعیدی سعیدی

در این پایان نامه شبیه سازی جریان و ردیابی ذرات در مجرای حبابچه ای ریه انسان، با کمک دینامیک سیالات محاسباتی صورت پذیرفته است. بدین منظور جریان آرام درون مجرای حبابچه ای با مرزهای متحرک و تغییر شکل دهنده به وسیله روشهای شبکه پویا شبیه سازی شده است. بر خلاف بسیاری از شبیه سازیهایی که تاکنون صورت پذیرفته، حل جریان کاملا وابسته به زمان انجام شده است و شرایط مرزی ورودی- خروجی دامنه حل به صورت خودکار از توابع جابجایی مرزها اعمال می شود. مدلسازی های انجام شده را می توان به سه گروه تقسیم بندی نمود: 1- ردیابی و تعیین راندمان جذب ذرات دود سیگار 2- ردیابی و تعیین راندمان جذب دو نوع میکروارگانیزم 3- بررسی تاثیر از کار افتادن بخشی از منطقه حبابچه ای بر راندمان جذب ذرات مختلف. ردیابی وابسته به زمان ذرات با استفاده از داده های خروجی حل جریان با دقت بالایی صورت پذیرفته است. بدین منظور حرکت براونی ذرات زیر میکرون تحت تاثیر نوسانات مولکولهای هوا، با کمک توابع براونی بر پایه مولد اعداد تصادفی نوع قطبی صورت پذیرفته است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد راندمان جذب برای ذرات زیر میکرون با اندازه ذره رابطه معکوس دارد و با کاهش اندازه ذرات، راندمان جذب افزایش می یابد. دلیل آن افزایش تاثیر حرکت تصادفی مولکولهای هوا بر ذرات، با کاهش قطر آنها و در نتیجه آن، افزایش دامنه نوسانات براونی آنهاست. نتایج شبیه سازی حرکت میکروارگانیزم ها با دو اندازه 30 نانومتر و 2/0 میکرومتر نیز نشان از راندمان جذب بسیار بالاتر ویروسهای 30 نانومتری نسبت به نوع 2/0 میکرومتری دارد. در نهایت نتایج شبیه سازی مربوط به عدم کارکرد صحیح بخشی از منطقه حبابچه ای نشان می دهد که در هر دو حالت در نظر گرفته شده برای از کار افتادن مجرای حبابچه ای و منطقه حبابچه ای انتهایی ریه، راندمان جذب کاهش می یابد. تاثیر این مساله برای ذرات درشت و در حالت دوم بیشتر از دیگر حالت هاست.