近四十年,随着我国经济快速发展所带来的空气污染问题日益严重,由此诱发的各种呼吸道疾病越来越多。空气中的可吸入颗粒物尤其是PM2.5(可入肺颗粒物)吸入人体肺部后,运动到肺腺泡区域沉积会严重损伤呼吸系统组织。肺泡是肺部参与气体交换的最小单元,吸入的气溶胶颗粒的传输主要受肺泡内流动模式的影响,并且最终也主要沉积在肺泡壁面。因此,研究肺泡内流体的流动模式是预测人体腺泡区域内气溶胶颗粒物运输和沉积的第一步。由于亚毫米级的尺寸以及肺腺泡的不易获得,肺泡内的流动特性通常很难分析,所以对流动现象和颗粒运输的测量仍然非常具有挑战性。目前该领域主要有两种实验途径,一是通过微芯片的方法构建和肺泡尺寸相当的真实模型,但是由于肺泡尺寸微小,结构复杂,现有的微纳米制造技术无法建立完全符合肺泡实际大小和结构的物理模型,并且当前主要研究内容也仅局限于二维流动,无法获得真实模型的三维流动数据。所以,有一部分学者通过建立肺泡放大模型来互补真实模型的缺陷,但是当前大多数放大模型的实验只是进行了几何相似尚未对流体动力学相似进行匹配,而且在呼吸过程中也无法准确的同步控制肺泡膨胀收缩过程与流量输入的一致性,所以无法揭示肺泡内的流动细节。目前所有放大模型的实验仅仅测量了单一平面的数据,我们目前还没有发现肺泡内三维定量的流动数据。深入研究肺泡内的三维流动数据,对于探究肺泡内的流体力学有重要的应用价值,本文通过建立单个体外肺泡放大模型,匹配几何和流体力学相似,进行肺泡膨胀收缩过程和肺泡管内振荡流同步控制,模拟真实的呼吸条件。利用流动测量技术获得三维放大肺泡模型内具有代表性(漩涡流和径向流)的流场数据,并在肺泡内各个截面的流动回流区域均观察到了鞍点现象,这一复杂的流动行为表明这可能是肺泡内混沌混合的重要机制。通过粒子图像测速仪(PIV)测量肺泡中的流动模式,在给定周期内离散点的详细矢量图显示了流场变化。随时间变化的速度矢量场经过多个周期进行积分,模拟颗粒在肺泡腔中的迁移以及在肺泡壁上的沉积。进而发现进入第8级肺泡内的颗粒将主要在出口区域沉积,进入第6级的颗粒不完全沉积,分为―逃逸区‖和沉积区,为后续深入研究不同区域内的颗粒运动规律提供了直观的理解。