孙栋
- 作品数：13 被引量：31H指数：4
- 供职机构：军事医学科学院卫生装备研究所更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金更多>>
- 相关领域：医药卫生自动化与计算机技术环境科学与工程更多>>
- 人体上呼吸道气流结构与气溶胶沉积数值模拟被引量：3
- 2012年
- 人体上呼吸道内气流运动会导致吸入气溶胶在其内不同部位的沉积,进而会引发各种呼吸道疾病。运用计算流体动力学(CFD)方法对人体上呼吸道内气流运动特性和气溶胶沉积进行了数值模拟,通过试验对数值模拟模型进行了验证。研究结果表明:气流通过咽部、气管和支气管分叉发生分离气流运动,气流在声门下游的气管和支气管内壁形成局部高速区。在下游支气管内壁区形成新的边界层,靠近支气管内壁速度较高,而速度最大值形成于支气管边界层的外缘。气管和支气管内的气流结构特点致使在气管和支气管内壁形成较高的剪应力分布,剪应力较高容易伤害到气管和支气管内壁粘膜。惯性碰撞对于微尺度气溶胶沉积而言是主要的沉积机制。而湍流扩散、二次气流运动和环流气流运动对气溶胶在人体呼吸道内沉积同样具有重要的影响。
- 赵秀国徐新喜孙栋谭树林牛福刘亚军任旭东
- 关键词：上呼吸道剪应力数值模拟
- 人体上呼吸道模型三维重建及规范化研究被引量：11
- 2012年
- 目的探讨人体上呼吸道模型三维重建及规范化方法,掌握人体上呼吸道结构尺寸和形态特征。方法运用GE Lightspeed VCTXT 64多层螺旋CT对志愿者的上呼吸道进行水平位与冠状位连续扫描,运用三维重建技术,重构人体上呼吸道模型,探讨规范化方法。结果构建了包含有口腔、咽部、喉部、气管及三级支气管的人体上呼吸道三维模型,提出了人体上呼吸道三维重建模型的规范化处理方法,并定量分析了规范化模型与以往所构建的人体上呼吸道三维模型之间的差异。结论通过扫描三维重建的规范化模型与以往的简化模型在关键尺寸上存在差距,将为预测人体上呼吸道内气流运动特性及诊断呼吸系统疾病提供更为科学的依据。
- 孙栋李功杰李福生张洪涛徐新喜
- 关键词：三维重建
- 人体上呼吸道流体动力学研究进展
- 2012年
- 随着科学技术的迅猛发展以及大气环境的不断恶化，人体上呼吸道流体动力学的研究越来越受到人们的关注。归纳了人体上呼吸道中流体动力学研究方法，总结了国内外学者所构建的人体上呼吸道力学模型，分析了人体上呼吸道气流运动组织特性和颗粒输运沉积规律的研究现状，展望了人体上呼吸道流体动力学的发展趋势。
- 孙栋赵秀国徐新喜
- 关键词：上呼吸道流体动力学气流运动
- 流固耦合作用下人体上呼吸道内气流运动特性数值仿真研究被引量：7
- 2012年
- 分析人体上呼吸道内流固耦合现象,深入认识上呼吸道内气流运动特性,对于研究气溶胶在人体上呼吸道内的扩散、转捩及沉积模式具有重要作用。运用流固耦合力学数值仿真方法,在呼吸流量为30 L/min的状态下,对人体上呼吸道内稳态气流运动特性进行数值模拟,系统分析流固耦合作用下上呼吸道壁面的形变特点、壁面剪切应力分布以及呼吸道内的气流运动特点。结果表明:在低强度稳态呼吸模式下,人体上呼吸道整体向后运动,三级支气管位移最大为4.99 mm,气管前壁面受到拉伸,后壁面受到压缩;口喉模型中受到的壁面剪应力较大,最大处可达30.34 Pa,气管支气管受到的壁面剪切应力较小;气流速度在声门处达到最大值7.85 m/s,在咽部外壁、气管外壁发生分离现象,气流在气管内壁形成局部高速区,支气管内气流在分叉处分离,靠近支气管内壁速度较高。
- 孙栋李福生徐新喜赵秀国谭树林
- 关键词：流固耦合上呼吸道气流运动
- 人体上呼吸道内气溶胶沉积的实验研究被引量：3
- 2011年
- 研究人体呼吸道内气溶胶沉积规律,对于认识有毒气溶胶对人体健康的影响和提高治疗药物气溶胶的治疗效果具有重要意义。采用激光快速成型技术制作人体上呼吸道的实验模型,在呼吸流量为30 L/min的状态下,分别对粒径为0.3和6.5μm的气溶胶在人体上呼吸道内的沉积进行实验研究,分析气溶胶在上呼吸道内的沉积规律。研究结果表明;气溶胶在咽、喉和气管位置存留较多;气溶胶粒径对其在上呼吸道内的沉积模式影响较小,两种粒径气溶胶的沉积模式很相似,仅对其在呼吸道内不同部位的沉积率影响较大;惯性碰撞和湍流扩散是气溶胶的主要沉积机制,气溶胶在人体呼吸道内不同部位的沉积率均随惯性参数值的增加而升高。
- 赵秀国徐新喜孙栋刘亚军谭树林
- 关键词：上呼吸道激光快速成型
- 流固耦合作用下呼吸流涡结构演化及与气溶胶扩散转换关系研究
- 人体上呼吸道是呼吸系统的重要组成部分,是人体与外界环境进行气体交换的主要通道。随着国际生物恐怖威胁的增加、大气环境的不断恶化以及卫生防护防疫技术的发展,人体上呼吸道内气流运动与气溶胶扩散研究的重要性已越来越为人们所关注。...
- 孙栋
- 关键词：流固耦合气溶胶
- 文献传递
- 人体上呼吸道中气流涡结构特征数值仿真研究被引量：10
- 2011年
- 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。
- 孙栋徐新喜李福生赵秀国高振海
- 关键词：上呼吸道涡结构涡量大涡模拟流体力学
- 粒子图像测速技术及其在人体上呼吸道气流流场研究中的应用
- 2012年
- 分析了流场测量常用方法,介绍了粒子图像测速(PIV)技术与测试系统,综述了国内外利用PIV技术对人体上呼吸道内部气流运动测量的研究进展和已取得的研究成果,展望了PIV技术在研究人体上呼吸道气流特性方面的应用前景。
- 李福生徐新喜赵秀国孙栋许世雄
- 关键词：气流运动气流组织
- 循环呼吸口喉模型中气流涡结构特征数值仿真研究
- 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。应用大涡模拟的方法,对人体在循环呼吸模式下口喉模型内的气流涡结构及其运动特性进行了...
- 孙栋徐新喜赵秀国谭树林李福生
- 关键词：涡结构大涡模拟
- 循环呼吸口喉模型中气流涡结构特征数值仿真研究
- 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。应用大涡模拟的方法,对人体在循环呼吸模式下口喉模型内的气流涡结构及其运动特性进行了...
- 孙栋徐新喜赵秀国谭树林李福生
- 关键词：涡结构大涡模拟
- 文献传递
