شبیه سازی جریان و ردیابی ذرات در سیستم تنفسی انسان- بخش۹

با استخراج موفقیت‌آمیز شبکه، پیغامی در پنجره Transcript درج می‌گردد.

شکل ۳۶- پیغام نرم‌افزار Gambit در زمان استخراج فایل شبکه

شبیه سازی در نرم افزار FLUENT

شبیه‌سازی مورد نظر در نرم‌افزار FLUENT شامل دو مدل شبکه پویا ( Dynamic Mesh) و فازهای تفکیک شده (Discrete Phase) می‌باشد و در هر دو بخش نیز از توابع UDF استفاده خواهد شد.

پیش از شروع به کار با نرم‌افزار FLUENT، ابتدا توابع C مورد نیاز در شبیه‌سازی آماده می‌شوند.

در این شبیه‌سازی مجموعا ۳ UDF مورد استفاده قرار می‌گیرد.

UDF اول برای معرفی تابع جابجایی دیواره‌های حبابچه‌ای، UDF دوم برای مدل‌سازی حرکت براونی ذرات تزریق‌شده و UDF سوم نیز برای کنترل گام زمانی ردیابی ذرات معلق تعریف می‌شود.

در این بخش از کتاب، به منظور رعایت اختصار، تنها UDF مورد استفاده در توابع حرکتی معرفی و مورد استفاده قرار می‌گیرد و UDFهای مربوط به گام زمانی و حرکت براونی و روش استفاده از آن‌ها در بخش آموزش پایگاه اینترنتی شرکت ارائه خواهد گردید.

۱-توابع حرکت دیواره حبابچه ها

توابع حرکتی دیواره‌های حبابچه‌ای، از فیزیولوژی انسان و نرخ تنفسی ریه بدست می‌آید.

برای یک انسان معمولی بالغ، با استفاده از نرخ تنفس ۰/۵ لیتر در هر دم و بازدم، تابع حرکتی شعاعی دیواره‌ها به صورت زیر تخمین زده می‌شود.

 

 

که در آن K ثابت تنفسی است و برای انسان از رابطه زیر بدست می‌آید.

 

 

 

 

 

 

Ro نیز موقعیت شعاعی متوسط هر نقطه در طول تنفس است که در اینجا جهت سادگی از موقعیت، در گام تنفسی قبلی استفاده می‌شود.

C درصد تغییرات حجمی ریه در حین تنفس است و از فیزیولوژی استخراج شده‌است.

هر سیکل تنفسی به صورت عادی در حدود ۵ ثانیه طول می‌کشد که از آن ۲ ثانیه دم، ۲ ثانیه بازدم و ۱ ثانیه نیز حالت استراحت و سکون ریه، در بین دو تنفس است.

بنابراین بازه اصلی تنفسی، T ، ۴ ثانیه در نظر گرفته می‌شود.

در UDF مورد نظر در این شبیه‌سازی، میزان جابجایی مرز در هر گام زمانی در قالب تغییرات نسبت به گام پیشین،dr، اعمال می‌شود.

از توابع موقعیت ریه داریم:

 

 

 

و با تبدیل تابع از فضای پیوسته به فضای گسسته داریم:

 

 

 

نویسنده: آقای مهندس احسان سعادتی

برای مشاهده رزومه مدرس کلیک کنید

طراحی و پشتیبانی : آسان پرداز