Geri Dön

Numerical investigation of nasal airflow: Comparative analysis of before and after surgery states for an obstructed nasal cavity

Nazal hava akışının sayısal yöntemlerle incelemesi: Tıkalı bir burun boşluğunun ameliyat öncesi ve sonrası durumundaki karşılaştırmalı analizi

  1. Tez No: 847474
  2. Yazar: GÖKBERK GÜNEŞ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. METE KÖKEN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 246

Özet

İnsan nasal boşluğu vücudün içinde bulunan çok fonksiyonlu ancak karmaşık, türlü ve dinamik bir yapıdır. Bu kaotik nitelikler geleneksel araştırma yöntemlerinin uygulanmasını çetin kılmaktadırlar. Dolayısıyla, solumayla ilgili araştırmalardaki paradigma bilgisayar odaklı nümerik yöntemlere doğru kaymaktadır. Bu tezde, burun tıkanıklığı olan bir kimsenin ameliyat öncesi ve sonrası burun boşluğunda nümerik simulasyonlar gerçekleştirilmektedir. Araştırmada her iki geometri için de aynı debi miktarları kullanılmaktadır: dinlenme anındaki ve çabuk solunum anındaki debi. Dahası, ulaşılabilirliği ve tekrarlanabilirliği artırmak için bu tezde sadece özgür ve açık kaynaklı yazılımlar kullanılmaktadır. Bu yazılımların en önemlisi nümerik denklemleri çözen ve hacimsel ağ oluşturan OpenFOAM'dır. Hava akışındaki türbülans büyük girdaplar çözülerek ve küçük girdaplar WALE metoduyla modellenerek yapılmaktadır. Simülasyon sonuçlarının anlamlandırılması için birçok parametre kontrol edilmektedir: basınç düşüş miktarları, debi miktarları, türbülans kinetik enerji seviyeleri, yerel debi miktarları, lokal duvar kesme gerilim miktarları. Sonuçlara göre, ameliyat sonrası kesit alanları artmasına rağmen, mekanik- ve termo-reseptörlerdeki uyarım azalmayıp daha homojen bir yapıya evrilmektedir. Bu sonuç reseptörlerin daha iyi uyarıldığına ve tıkanıklık hissinin azaldığına işaret etmektedir. Büyük girdap simülasyonundaki ağ yapısının çözünürlüğünün doğrulaması Celik indisleri kullanılarak yapılmaktadır. Benzer bir şekilde, zamanın çözünürlüğü Kolmogorov zaman skalasının ve seçilen zaman adımlarının karşılaştırılmasıyla yapılmaktır. Son olarak, sonuçların kısmi bir validasyonu literatürdeki diğer nazal direnç değerleriyle karşılaştırılak yapılmaktadır.

Özet (Çeviri)

The nasal cavity is a multi-functional but convoluted, diverse, and dynamic structure located within the body. These chaotic characteristics make conducting the traditional research methods challenging. Consequently, the paradigm in breathing-related research shifts towards computer-centric numerical methods. In this thesis, numerical simulations are conducted on a nasal cavity both before and after surgery for an individual with nasal obstruction. The investigation is conducted using identical discharge levels for both geometries, corresponding to restful and quick breathing rates. Furthermore, only free and open-source software are used to enhance availability and reproducibility. The most noteworthy one, OpenFOAM, is employed to solve numerical simulations and generate volumetric meshes. The turbulence in the airflow is simulated by resolving the large eddies and modeling the small ones with the WALE model. Multiple parameters are controlled to interpret the results: pressure drops, discharge rates, nasal resistance values, turbulent kinetic energy levels, localized discharge rates, localized wall shear stress values. The results show that even though the nasal surgery increases cross-sectional areas, stimulation on the mechano- and thermo- receptors does not decrease; instead, it evolves into a homogeneous state throughout the cavity. This result suggests better overall stimulation of receptors; hence, a lesser nasal obstruction feeling. The verification of grid resolution for the LES is performed using Celik indices. Similarly, time resolution is verified by comparing Kolmogorov time scale to the selected time steps. Lastly, the results are partially validated through a comparison of nasal resistance values with the existing literature.

Benzer Tezler

  1. İnsan burun boşluğundaki hava akışının sayısal olarak incelenmesi ve sanal septoplasti

    Numerical investigation of airflow in the human nasal cavity and virtual septoplasty

    CEM TURUTOĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Biyomühendislikİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ SERTAÇ ÇADIRCI

  2. A numerical investigation of flow around superstructure of a surface combatant

    Askeri bir geminin üstbinası etrafındaki akışın sayısal olarak incelenmesi

    SİNEM ÖKSÜZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Gemi MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ DOĞRUL

  3. A numerical investigation of thermal comfort with different air diffusers at enclosed office space

    Başlık çevirisi yok

    TOLGA ARDA ERASLAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Makine MühendisliğiÖzyeğin Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSTAFA PINAR MENGÜÇ

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ALTUĞ MELİK BAŞOL

  4. Otomotiv ön cam buz çözme performansının sayısal olarak modellenmesi ve buzun erimesine etki eden parametrelerin irdelenmesi

    Numerical modeling of windshield de-icing performance and parametric evaluation of ice melting process

    SERHAN TATAR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. LEVENT ALİ KAVURMACIOĞLU

  5. Rejeneratörlü klima sistemlerinin ısıl performanslarının deneysel ve teorik olarak incelenmesi

    Experimental and numerical investigation of thermal performance of regenerator air conditioning systems

    TUNAY KARA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MESUT GÜR