可吸入颗粒物是加重雾霾天气污染的罪魁祸首,它既是污染物,又是重金属、多环芳烃及病毒等有害物质的载体,不仅对大气能见度和气候有巨大的影响,更对人体健康造成严重的威胁。因此,对人体上呼吸道流场及可吸入颗粒物在其中的沉积特性研究不仅有助于解释呼吸道疾病的致病机理,也为治疗呼吸道疾病的喷雾剂的设计提供理论指导,具有十分重要的理论意义和现实价值。本文基于医学CT-扫描一个成年男性病人(38岁,BMI 25.7)呼吸道的原始图像数据,根据Mimics重构了人体上呼吸道模型,利用大涡模拟(LES)求解了三种不同呼吸强度(Q=16.8 L/min、Q=30 L/min和Q=60 L/min)下的气流流场特性,并对粒径为1μm、2.5μm、5μm、7.5μm和10μm的颗粒在非稳态呼吸情况下进行了非稳态追踪,统计了不同粒径的颗粒在上呼吸道内不同部位的沉积情况。对于气流场,本文给出了三种不同呼吸强度下瞬时速度云图,特征点速度和压力分布图,并进行了对比分析。结果表明由于咽部结构收缩导致的射流是产生流动分离和回流的主要原因,咽部收缩也导致了其前后位置流动存在较大的压力差。通过对比不难发现呼吸强度越大,湍流程度越明显。对于颗粒场,首先对三种呼吸强度下五种不同粒径的颗粒沉积分布图以及柱状图进行了分析;其次对呼吸强度和颗粒粒径对颗粒沉积的影响做了说明;最后给出了呼吸道内不同部位粒径对颗粒沉积率影响。结果显示任意粒径的颗粒在喉部沉积的数目最多。随着呼吸强度的增大,每种粒径的颗粒的沉积率也越来越大;随着颗粒粒径的增大,每种呼吸强度下的颗粒沉积率从也随之增大。惯性是颗粒沉积的主要影响因素,当呼吸强度较小时,惯性起主要作用;随着呼吸强度的增大,惯性对颗粒沉积的影响逐渐减小。