亚图跨际
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Python计算流体动力学（CFD）模拟人体呼吸系统

概述

本文提出了人肺的几何分割、操作和网格生成算法，为未解决的“对流机制”开发了准一维 (Q1D) 几何和流动建模方法，验证和验证脉动压力边界条件、基于脚本的多学科呼吸模拟框架，以及许多具有代表性的呼吸 CFD 模拟。

在几何建模领域，做出了四项具体贡献：

  1. 医学图像数据的半自动处理，推导出体内受试者的上呼吸道和肺叶几何形状
  2. 创建分区和截断算法，应用于传导呼吸道死亡对象的橡胶模型
  3. 通过第 5-8 代自动对气管进行非结构化 3D 网格
  4. 将该上支气管和肺叶几何结构与用于子分辨支气管的容积填充算法连接起来。

对于不稳定的压力流动，如本文的呼吸模拟，良好设定和准确的流向边界条件的规范是值得关注的，尤其是在出现压力边界的流入和流出的情况下。 通过将不稳定的 2D/3D CFD 模拟与不可压缩的 Navier-Stokes 方程的已知解析解进行比较，可以证明，采用的边界条件方法的充分性，该方程用于无量纲频率和与呼吸相关的雷诺数。

肺部注解

几何模型

实验数据

人类呼吸系统模拟

肺部几何

图像影像处理

CFD 的医学成像几何处理及算法

几何形状网格生成

理论算法等式

呼吸系统边界条件开发等式和分析

呼吸系统模拟

源代码

AMIRA 骨架脚本

呼吸 Python 脚本

详情参阅 亚图跨际

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