بررسی عددی اثر انحراف تیغه بینی بر جریان سیال و نشست ذرات در ابعاد مایکرو و نانو در هندسه واقعی مجاری تنفسی بینی انسان

در این پژوهش شکل واقعی مجاری تنفسی بینی انسان دارای عارضه انحراف تیغه بینی با استفاده از تصاویر پزشکی سی تی اسکن تهیه شده از یک فرد داوطلب و با پردازش آنها در نرم افزار متلب، به صورت یک هندسه سه بعدی در نرم افزار کتیا بازسازی و سپس این هندسه سه بعدی به کمک نرم افزار گمبیت شبکه بندی شده است. با حل معادلات سه بعدی پیوستگی و ناویراستوکس به کمک نرم افزار فلوئنت میدان جریان درون مجاری تنفسی بینی انسان دارای عارضه انحراف بینی در حالت های قبل و بعد از عمل جراحی بدست آمده است. نتایج نشان می دهد که انحراف تیغه بینی باعث جریان مجرای داری انحراف در حدود 50% نسبت به مجرای سالم کاهش می دهد. اختلاف جریان عبوری از مجرای پس از عمل با مجرای سالم به کمتر از 6% می رسد. این امر تنفس را برای بیمار مشکل می کند زیرا فرد دارای انحراف تیغه بینی مجبور است فشار منفی بیشتری نسبت به فرد سالم برای تنفس ایجاد کند. همچنین حرکت ذرات مایکرو با حل معادلات حرکت ذره از دیدگاه لاگرانژی و توزیع غلظت ذرات نانو با حل معادله غلظت ذرات از دیدگاه اویلری مورد تحقیق قرار گرفته است. بیشترین نشست ذرات مایکرو و نانو در مجرای دارای انحراف قبل از عمل دیده می شود که علت آن وجود عارضه انحراف تیغه بینی و ایجاد تغییرات شدید هندسی در این مجرا می باشد. میزان نشست ذرات در مجرای دارای انحراف بعد از عمل برای ذرات مایکرو 60% و برای ذرات نانو 20% کاهش می یابد. نشست کلی ذرات مایکرو در مجرای بعد از عمل به نشست ذرات در مجرای سالم نزدیک می شود و این در حالی است که نشست ناحیه ذرات مایکرو در این دو مجرا به شدت با هم متفاوت می باشد. برای ذرات نانو پراکندگی و روند مشابهی در هر سه مجرا دیده می شود بنابراین مشخص می شود که رفتار و نشست ذرات نانو کمتر از ذرات مایکرو تحت تأثیر تغییرات هندسه مجاری می باشد. اینرسی مکانیزم غالب در نشست ذرات ماکرو می باشد بنابراین افزایش قطر ذرات و یا افزایش جریان در مجرا باعث افزایش نشست ذرات ماکرو می گردد. در حالیکه برای ذرات نانو حرکت تصادفی مکانیزم غالب بر رفتار و نشست این ذرات می باشد و برعکس ذرات ماکرو میزان نشست ذرات نانو با افزایش قطر ذرات و یا افزایش جریان در مجرا کاهش می یابد. نتایج این پژوهش در مجرای بعد از عمل و مجرای سالم همخوانی قابل قبولی با نتایج آزمایشگاهی مربوط به مجاری سالم ارائه می دهد.