بررسی عددی میدان جریان هوا اطراف مدل مانکن به همراه سیستم تنفسی در یک اتاق با سیستم تهویه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک،دانشکده مهندسی،واحد شیراز،دانشگاه آزاد اسلامی،شیراز،ایران

2 گروه مهندسی مکانیک دانشگاه آزاد اسلامی واحد شیراز ایران

چکیده

در این مطالعه میدان جریان اطراف مدل یک مانکن به همراه سیستم تنفسی در داخل یک اتاق با دریچه های تهویه مطبوع به صورت عددی بررسی شده است. دستگاه تنفس شامل ورودی بینی تا انتهای نای بوده و دامنه بررسی میدان جریان، شامل فضای اطراف مانکن و دستگاه تنفسی است. اتاق مورد نظر دارای سیستم گردش هوا می‌باشد که در حالت اول دریچه های ورودی و خروجی هوا بر روی دیوار روبروی مانکن و در حالت دوم بر روی دیوار سمت راست مانکن قرار گرفته‌اند. میدان جریان با حل معادلات پیوستگی و ناویر استوکس در حالت پایا به کمک مدل سازی آشفتگی با استفاده از مدل k-ω-SST transition در نرم افزار فلوئنت تحلیل شده است. تنفس مانکن در دبی های تنفسی 15، 20 و 30 لیتر بر دقیقه برای حالت دم شبیه سازی شده است. توزیع فشار، شدت آشفتگی و تنش برشی جریان از ابتدای بینی تا انتهای نای، فشار و خطوط جریان هوا در صفحاتی از نواحی حفره بینی، دهانه حنجره (گلوتیس) و نای بررسی شده‌اند. همچنین توزیع سرعت و خطوط جریان در فضای اتاق و روبروی صورت مانکن مطالعه شده و سرعت هوا در نزدیکی صورت مانکن از نظر شرایط آسایش با هم مقایسه شده‌اند. نتایج حاصل برای شدت آشفتگی نشان می‌دهد رژیم جریان در داخل سیستم تنفسی در هر سه دبی تنفسی آشفته می‌باشد و محل نصب دریچه ها تأثیری بر شدت آشفتگی درون دستگاه تنفس ندارد. همچنین در حالت دوم سرعت هوا در اطراف صورت کمتر بوده و شرایط مناسب تری از نظر آسایش ایجاد می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical investigation of flow field around a mannequin model with airway system in an air conditioned room

نویسندگان [English]

  • Mehrdad Azhdari 1
  • Mohammad Mehdi Tavakol 2
1 mechanical engineering department,faculty of engineering,Islamic Azad University,Shiraz branch,Shiraz,Iran
2 Department of Mechanical Engineering Shiraz Branch IAU Iran
چکیده [English]

In this study, flow field around a mannequin with an attached respiratory system inside a room including air condition dampers was analyzed numerically. The computational domain includes the regions around the mannequin and the airway from the nostril inlet to trachea. The room is ventilated by air conditioning system, which in the first mode the dampers were installed on the front wall and in the second mode they were installed on the right side wall. The flow field was evaluated by solving the Navier-stokes and continuity equations in steady state condition by means of k-ω SST Transition model in the Ansys-Fluent software. The inhalation rates of 15, 20 and 30 lit/min were simulated. Pressure, shear stress and turbulence intensity distributions from nostril inlet to trachea were computed and flow streamlines and pressure distributions in various sections at nasal cavity, glottis and trachea were analyzed. Velocity distribution and streamlines in front of the mannequin face in the room were studied and the air velocity distribution in the vicinity of the mannequin face was compared with the comfort condition. Distribution of turbulence intensity indicates turbulent air flow regime in the respiratory system and according to the results location of air condition dampers did not affect the turbulence intensity distribution inside the respiratory system. In addition, in the second mode lower air velocity was obtained around the mannequin face and better comfort was maintained.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Respiratory system
  • mannequin
  • CFD
  • air conditioning