نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی
نویسندگان
1 کارشناس ارشد بیومکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی سهند
2 دانشیار گروه بیومکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی سهند
3 مربی گروه بیومکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی سهند
چکیده
تنظیم آهنگ تنفس یکی از متغیرهای مهمی است که افراد در هنگام فعالیت های مختلف به ویژه فعالیت های ورزشی با آن مواجه اند. در این مقاله، با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) یک مدل متقارن محوری دو بعدی مورد مطالعه قرار گرفته است. این مدل مصرف و تبادل گاز اکسیژن را در مویرگ های ریوی که در سیستم گردش خون کیسه هوایی در ریه رخ می دهد، بررسی و مطالعه می کند. مدل دارای سه بخش اصلی متشکل از یک غشای مویرگی بدون حرکت، یک ناحیه پلاسمائی متحرک و چهار گلبول قرمز نیم دایره شکل متحرک است. نتایج به دست آمده نشان می دهد رابطه ای معکوس بین زمان اشباع گلبول های قرمز و آهنگ تنفس وجود دارد و تعداد دفعات دم و بازدم برای یک دقیقه در حالت نرمال 14 بار و برای حالات با بیشترین فعالیت 50 بار براورد می شود. با استفاده از یک عامل تبدیل رابطه ای بین حالت های مختلف فعالیت های جسمانی، با شدت متغیر و آهنگ تنفس ارائه گردیده است.
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
A Numerical Study of Pulmonary Gas Exchange System to Assess a Proper Relationship Between Respiration Rhythm and Individual's Activity Rate
نویسندگان [English]
- Hamed Avari 1
- Farzan Ghalichi 2
- Majid Ahmadlouy Darab 3
1 M.Sc. Graduate in Biomedical Engineering, Biomechanics Department, Mechanical Engineering School, Sahand University of Technology
2 Associated Professor, Biomechanics Department, Mechanical Engineering School, Sahand University of Technology
3 M.Sc. Graduate in Biomedical Engineering, Biomechanics Department, Mechanical Engineering School, Sahand University of Technology
چکیده [English]
Adjusting the rhythm of breath is one of the important parameters that a successful athlete must consider. In this paper, the relationship between man's activity and respiration rhythm is studied. A numerical simulation is carried out on a 2D axi-symmetric model using computational fluid dynamics (CFD) method. The model considers the oxygen uptake in the pulmonary capillaries in alveolar microcirculation system. The geometry consists of three main parts: a stationary capillary membrane, a moving plasma region and four semi-circular-shaped RBCs. Results show an inverse relationship between saturation time of RBCs and respiration rhythm. Using an inversion factor, a relationship is presented to assess the proper respiration rhythm for different exercise states.
کلیدواژهها [English]
- Respiration Rhythm
- PuJmonary Capillaries
- CFD
- RBC saturation
- sliding mesh