Characteristics of Turbulent Particle Transport in Human Airways under Steady and Cyclic Flows

Simple item page
dc.contributor.authorJedelský, Jancs
dc.contributor.authorLízal, Františekcs
dc.contributor.authorJícha, Miroslavcs
dc.coverage.issue35cs
dc.coverage.volume2012cs
dc.date.issued2012-06-15cs
dc.description.abstractMotion of monodispersed micron-sized particles suspended in air flow was studied on transparent model of human airways using Phase-Doppler Particle Analyser (P/DPA). Time-resolved velocity data for particles in size range 1 to 8 um were processed using Fuzzy Slotting Technique embedded in Kern software (Nobach, 2002) to estimate power spectral density (PSD) of velocity fluctuations. Optimum setup of the software for these data was found and recommendations for improvements of future experiments were given. Typical PSD plots are documented and mainly differences among (1) steady-flow regimes and analogous cyclic breathing regimes, (2) inspiration and expiration breathing phase and (3) behaviour of particles with different size are described for several different positions in the airway model. Systematically higher content of velocity fluctuations in the upper part of frequency range (30 to 500 Hz) was found for cyclic flows in comparison with corresponding steady flows. Expiratory flows in both the (steady and cyclic) cases produce more high-frequency fluctuations compared to inspiratory flows. Negligible differences were found for flow of particles in the inspected size range 1 to 8 um at frequencies up to 500 Hz. This finding was explained by Stokes number analysis. Implied match of the air and particle flows thereby confirms a possibility to use the P/DPA data as air flow velocity estimate.en
dc.description.abstractPrůhledný realistický model dýchacích cest člověka s nesymetrickým větvením a prostorovou geometrií obsahující části od hrdla až třetí-čtvrté generace bronchů byl použit pro studium transportu kapalných aerosolových částic s pomocí fázové dopplerovské anemometrie. Rychlost částic o velikosti v rozsahu 1 do 8 mikronů byla měřena při ustálených a cyklických podmínkách proudění pomocí fázového Dopplerovského analyzátoru. Soubory s rycvhlostmi částic byly konvertovány z časové do frekvenční domény s použitím Fuzzy Slotting Technique, která je zahrnuta v počítačovém programu Kern (Nobach, 2002) pro odhad výkonové spektrální hustoty fluktuací rychlosti (VSH). Byl nalezen optimální postup pro vyhodnocování dat. Typický průběh VSH je dokumentován a rozdíly mezi (1) režimy se stacionárním a odpovídajícím cyklickým prouděním, (2) nádechovou a výdechovou fází a (3) chováním částic různých velikostí jsou popsány pro několik vybraných poloh v modelu.cs
dc.formattextcs
dc.format.extent84-92cs
dc.format.mimetypeapplication/pdfcs
dc.identifier.citationINTERNATIONAL JOURNAL OF HEAT AND FLUID FLOW. 2012, vol. 2012, issue 35, p. 84-92.en
dc.identifier.doi10.1016/j.ijheatfluidflow.2012.01.003cs
dc.identifier.issn0142-727Xcs
dc.identifier.orcid0000-0002-1268-8434cs
dc.identifier.orcid0000-0002-0389-608Xcs
dc.identifier.orcid0000-0002-1409-5165cs
dc.identifier.other99351cs
dc.identifier.researcheridA-9224-2013cs
dc.identifier.researcheridD-4363-2018cs
dc.identifier.researcheridCVT-7747-2022cs
dc.identifier.scopus23090535800cs
dc.identifier.scopus54966786300cs
dc.identifier.scopus6602494673cs
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11012/138392
dc.language.isoencs
dc.publisherElseviercs
dc.relation.ispartofINTERNATIONAL JOURNAL OF HEAT AND FLUID FLOWcs
dc.relation.urihttps://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142727X12000045cs
dc.rightsCreative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalcs
dc.rights.accessopenAccesscs
dc.rights.sherpahttp://www.sherpa.ac.uk/romeo/issn/0142-727X/cs
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/cs
dc.subjectAerosolen
dc.subjectHuman airway modelen
dc.subjectPower spectral densityen
dc.subjectVelocity fluctuationsen
dc.subjectStokes numberen
dc.subjectSteady flowsen
dc.subjectCyclic flowsen
dc.subjectLaser Doppler Anemometryen
dc.subjectturbulentní transport částic
dc.subjectlidské plíce
dc.subjectstacionární proudění
dc.subjectcyklické proudění
dc.subjectfázová dopplerovská anemometrie
dc.titleCharacteristics of Turbulent Particle Transport in Human Airways under Steady and Cyclic Flowsen
dc.title.alternativeVlastnosti turbulentního transportu částic v lidských plicích při stacionárním a cyklickém prouděnícs
dc.type.driverarticleen
dc.type.statusPeer-revieweden
dc.type.versionacceptedVersionen
sync.item.dbidVAV-99351en
sync.item.dbtypeVAVen
sync.item.insts2024.03.08 16:45:57en
sync.item.modts2024.03.08 16:13:01en
thesis.grantorVysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. Energetický ústavcs
Files
Original bundle
Now showing 1 - 1 of 1
Thumbnail Image
Name:
chracteristicsturbulentvut.pdf
Size:
397.57 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
chracteristicsturbulentvut.pdf
Download
Collections
Energetický ústav