孙栋  徐新喜  李福生  赵秀国  高振海

摘要： 目的 研究上呼吸道内涡结构特征及其演化形式，深入认识上呼吸道内气流运动特性，对于分析气溶胶在人体上呼吸道内的扩散、转捩以及沉积模式具有重要作用。方法 应用大涡模拟的方法，对人体在低强度呼吸条件下上呼吸道内的气流涡结构及其运动特性进行了数值仿真研究，讨论了人体口喉模型以及气管支气管内的涡结构演化过程和涡结构特征。结果 气流在咽部、喉部形成两次射流，导致气流在咽部和喉部出现两个主要的涡量增长区，咽喉部位形成扁平涡，在靠近气管中心偏向前壁的位置出现一个“类壁弯涡”，气管内出现了以接近对称的反向旋转涡对；G0气管末端的涡量由壁面向中心处扩展，并随着流动向G1支气管内延伸，各级支气管中涡量并不是对称分布的。结论 涡结构特征及其演化形式是上呼吸道内气流运动的显著特点，气道结构特点是引起不同尺度涡结构演化的主导因素。