日渐恶化的空气环境导致了儿童呼吸道疾病的持续多发,而雾化治疗在儿童呼吸道疾病治疗过程中发挥了重要的作用。现今儿童医用雾化面罩在使用过程中,存在着大量雾化药物气体泄漏的问题,从而影响到治疗效果并造成雾化药物的浪费。为改善上述问题,本文从送药速度、温度以及面罩结构三个方面对儿童雾化面罩进行了优化设计研究。本文研究采用实验验证与数值模拟相结合的方法。首先,对雾化面罩进行仿真建模和数值模拟;然后,建立全尺寸实验,对所选数值模拟模型进行验证,并对雾化面罩内部的流场和雾化颗粒浓度场进行分析,找出雾化面罩入口速度和温度对药物利用率的影响规律;最后,对雾化面罩进行结构优化设计,并寻找出能有效提高药物利用率的优化设计方案。研究结果表明,雾化气流进入面罩入口后,呈现典型的射流现象,在射流接触到人脸面部后,将由于康达效应贴附着面部向四周流动。流向左右两侧的气流则贴附面部运动一段距离后产生比较强的涡流区域,同时一部分雾化药物随着气流流出面罩左右排气孔。向下分流的气流则在面罩下半部形成涡流区,向上分流的气流由于人体呼吸的变化而产生不同的气流场;送药速度对于雾化面罩内部流场有着较大影响,送药速度v控制在0.4 m/s-1.5 m/s最佳,此时既能有效提高药物利用率,又不会过多延长单次雾化治疗所用的时间;送药温度对于药物利用率的影响十分微小,可以忽略;在不改变排气孔面积的前提下,改变排气孔位置,对比四种结构的面罩发现,下侧双开孔和上侧双开孔均有较高的药物利用率,而上下开孔则与原始左右开孔面罩差别不大。该研究从数值模拟的角度分析了雾化面罩药物利用率的影响因素,深入理解了药物颗粒在面罩内部的分布规律,并对其他类型的面罩优化提供了优化方向与理论基础。