呼吸道粘液纤毛清除系统建模研究

摘要

呼吸道粘液纤毛清除系统是人体内部防御外部异物侵入的重要屏障之一.为了提高病理分析能力,需要进行精确检测建模问题的研究.由于整个系统的复杂性,纤毛常设计为均匀分布状态,粘液场为简单二层流模型,并忽略粘液与上层空气的接触,存在明显的缺陷,无法模拟出纤毛与粘液真实运动情况.提出了一种纤毛簇状分布运动有限元模型,建立粘液三层流模型,并引入粘液上层空气的作用,纤毛在粘液中进行往复摆动,分析整个流场变化和速度分布情况.计算结果表明,所提模型的粘液速度同实验结果有较高的匹配度,整体流场速度分布更符合真实粘液运动情况,验证了整个模型的正确性和有效性.