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

در این مطالعه، میدان جریان اطراف مانکن به همراه دستگاه تنفس در مرکز اتاق دارای سیستم گردش هوا به صورت عددی مطالعه شده است. در حالت اول دریچه های تهویه هوا بر روی دیوار روبروی مانکن و در حالت دوم بر روی دیوار سمت راست قرار گرفته اند. تنفس مانکن در حالت دم با دبی های تنفس 15 ، 20 و 30 لیتر بر دقیقه از ورودی بینی تا انتهای نای شبیه سازی شده است. میدان جریان شامل هوای اطراف مانکن و درون دستگاه تنفس به صورت یکپارچه با حل معادلات پیوستگی و ناویر استوکس در حالت پایا به کمک مدل آشفتگی انتقال تنش برشی گذار در نرم افزار فلوئنت تحلیل شده است. توزیع فشار، شدت آشفتگی ، تنش برشی و خطوط جریان درون دستگاه تنفس بررسی شده است. همچنین توزیع سرعت و خطوط جریان هوا در فضای اتاق و نزدیک صورت در دو حالت مختلف نصب دریچه ها بررسی و مقایسه شده اند. نتایج حاصل برای توزیع شدت آشفتگی نشان می دهد، رژیم جریان داخل دستگاه تنفسی در هر سه دبی تنفسی آشفته می باشد و محل نصب دریچه ها تاثیری بر شدت آشفتگی درون دستگاه تنفس ندارد. همچنین در حالت دوم، سرعت هوا اطراف صورت کمتر بوده و شرایط مناسب تری را از نظر آسایش ایجاد می شود.

Numerical Investigation of Flow Field around a Mannequin Model with Airway System in an Air Conditioned Room

In this study, air flow around a mannequin equipped with a respiratory system at the center of ventilated room was studied numerically. In the first mode the air conditioner dampers were installed on the front wall and in the second modes they were installed on the right side wall. The inhalation rates of 15, 20 and 30 lit/min were simulated from the nostril inlet to the end of trachea. Flow field including the region around mannequin and airway, integrally, was evaluated by solving  the NavierStokes and continuity equations in steady state condition by means of kωSST transition turbulence model in the AnsysFluent software. Pressure distribution, turbulence intensity, shear stress and streamlines were evaluated inside the airway passage. Furthermore, the velocity distribution and streamlines near the mannequin face for two ventilation modes were analyzed. According to the results for the turbulence intensity distribution the turbulent flow was observed inside the respiratory system for all of the breathing rates and location of the air condition dampers did not affect the turbulence intensity distribution inside the respiratory system. In addition, in the second mode, the lower air velocity was obtained around the mannequin face and better comfort condition inside the room was maintained.