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
- Tez No: 847474
- Danışmanlar: PROF. DR. METE KÖKEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- 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
- 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
2018
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SERTAÇ ÇADIRCI
- 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
2020
Gemi MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ DOĞRUL
- A numerical investigation of thermal comfort with different air diffusers at enclosed office space
Başlık çevirisi yok
TOLGA ARDA ERASLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA PINAR MENGÜÇ
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALTUĞ MELİK BAŞOL
- 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
2015
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. LEVENT ALİ KAVURMACIOĞLU
- 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
2019
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MESUT GÜR