【摘要】：醫(yī)用鹽粉顆粒霧化器作為一種應(yīng)用于治療呼吸道疾病的醫(yī)學(xué)設(shè)備,能夠?qū)Ⅺ}粉霧化,由患者通過自主呼吸將鹽霧送達(dá)患處起到治療作用。目前的醫(yī)用霧化器結(jié)構(gòu)簡單、霧化濃度不夠均勻,并且容易在內(nèi)壁及底部產(chǎn)生堆積,使得霧化治療效果不理想、藥粉浪費(fèi),甚至使患者產(chǎn)生不適感。因此研究醫(yī)用鹽粉顆粒霧化器,提高霧化效果,在霧化治療領(lǐng)域具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:(1)分析了醫(yī)用霧化器的霧化機(jī)理和霧化過程,并推導(dǎo)定向風(fēng)速的理想情況下,顆粒霧化濃度分布情況,結(jié)果表明:湍流擴(kuò)散系數(shù)越大,霧化行程越大,空氣流速越小,顆粒濃度離散度越高,霧化濃度越均勻;在此基礎(chǔ)上,采用歐拉-歐拉多相流模型和k-?湍流模型,建立了霧化的物理模型和數(shù)學(xué)模型,分析了流場內(nèi)氣固兩相的受力情況;確立了鹽粉霧化的主要性能指標(biāo)為鹽霧濃度均勻程度、出霧口鹽粉動(dòng)能和霧化速率。(2)根據(jù)醫(yī)用鹽粉霧化器的實(shí)際結(jié)構(gòu)、氣固兩相的速率范圍等設(shè)定邊界條件,對醫(yī)用鹽粉霧化器的氣固相流場仿真,分析了霧化器結(jié)構(gòu)和氣固相速率等因素對霧化器霧化效果的影響,結(jié)果顯示:通過改良霧化器的出霧口形狀,霧化濃度均勻程度得到了顯著改善,歸一化的混合強(qiáng)度由0.359改善為0.174(0代表完全混合,1代表完全分離);當(dāng)霧化器的氣流從切向射入霧化腔時(shí),混合強(qiáng)度為0.242,無論從鹽粉的霧化均勻程度、鹽粉的霧化速率方面,相比于直射入霧化器底部都稍遜一籌;當(dāng)鹽粉加入速率在1.26×10~-88 kg/s~1.39×10~(-7)kg/s范圍內(nèi)變化,霧化濃度均勻度影響不明顯;當(dāng)氣相速率提升時(shí),霧化濃度均勻度有一定提高,霧化器內(nèi)的湍動(dòng)能得到提升,霧化的速率也得到略微提高,氣相速率達(dá)到25m/s時(shí),混合強(qiáng)度達(dá)到了0.091。(3)通過搭建氣路系統(tǒng)、試驗(yàn)系統(tǒng)軟硬件平臺,研制了醫(yī)用霧化器霧化效果試驗(yàn)系統(tǒng),重點(diǎn)設(shè)計(jì)制作環(huán)狀靜電傳感器的信號處理電路,基于LabVIEW設(shè)計(jì)上位機(jī)應(yīng)用軟件,并對試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試。(4)采用光學(xué)攝影方法觀察了醫(yī)用鹽粉霧化器的實(shí)際霧化情況,通過對霧化效果試驗(yàn)分析,得到了與數(shù)值模擬相似的結(jié)論:對霧化器出霧口形狀結(jié)構(gòu)改進(jìn)后,霧化器的霧化效果得到顯著提升,其霧化射程由55mm提升為132mm;改變氣流的方向,使得霧化器內(nèi)流場變成旋流后,霧化器霧化產(chǎn)生較多的結(jié)塊,并且在霧化器內(nèi)壁產(chǎn)生了較多的堆積,霧化效果不理想;隨著固相速率的提升,霧化器的霧化濃度均勻度沒有明顯變化,并且霧化鹽粉的濃度隨著固相速率的上升線性增長;隨著氣相速率的提升,霧化射程有明顯增加,霧化器的霧化濃度均勻度得到了增強(qiáng),而霧化鹽粉的濃度有一定的減少。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH789
【圖文】：

醫(yī)用鹽粉顆粒霧化器及霧化效果試驗(yàn)研究.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述2.1 醫(yī)用霧化器現(xiàn)狀分析（1）醫(yī)用霧化器分類自從 1971 年第一個(gè)單劑量型的醫(yī)用霧化器 Spinhaler 問世以來，醫(yī)用霧化經(jīng) 40 多年的發(fā)展，目前國內(nèi)外市場上已經(jīng)由 20 多種形態(tài)各異并且各自具有特點(diǎn)的醫(yī)用霧化器，另外還有處于研發(fā)階段的新型醫(yī)用霧化器超過 25 種[3見的醫(yī)用霧化器結(jié)構(gòu)形式多樣，如圖 1.1 所示。

圖 2.1 霧化器的結(jié)構(gòu)Fig 2.1 Structure of atomizer粉與空氣混合過程由主體擴(kuò)散、湍流擴(kuò)散和分子擴(kuò)散組成。主體擴(kuò)兩相流的主體流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了顆粒運(yùn)輸?shù)墓δ�，攜帶氣固兩相逸出霧口中；湍流擴(kuò)散能將流體破碎成無數(shù)個(gè)微團(tuán)，提高氣固的接觸概率的分散，提高了混合效率；分子擴(kuò)散是在鹽粉濃度差的推動(dòng)力下，高濃度向較低濃度遷移。湍流的不規(guī)則脈動(dòng)速度場十分復(fù)雜，可以小不同旋轉(zhuǎn)方向各異的微團(tuán)的發(fā)生、消亡和相互作用的過程。該過的能量交換和顆粒擴(kuò)散，湍流擴(kuò)散的作用效果遠(yuǎn)大于分子擴(kuò)散，是效率的主力軍。因此，鹽粉的霧化過程需要強(qiáng)烈的湍流流場[36-37]此，為了提高霧化效果，主要影響因素是湍流強(qiáng)度，其關(guān)鍵是提高氣流速率，增加霧化器內(nèi)微團(tuán)個(gè)數(shù)，并減少湍流動(dòng)能的損失。粉霧化器霧化理論分析

醫(yī)用鹽粉顆粒霧化器及霧化效果試驗(yàn)研究數(shù)值模擬和 CFD 結(jié)果以圖像展現(xiàn)出來。Tecplot 360 是一視化兩種功能完美結(jié)的數(shù)值模擬和 CFD 可視化軟件。它，然后按照設(shè)想將數(shù)據(jù)以圖像的形式體現(xiàn)出來。t 360 自身具有強(qiáng)大的繪圖功能，能夠?qū)?dǎo)入的數(shù)據(jù)以曲線圖等形式展示繪制出來，其具有面向 Fluent 的接口，既文件，也可以在 Fluent 中直接生成 Tecplot 數(shù)據(jù)文件，與器霧化效果仿真幾何模型與網(wǎng)格劃分

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2786934