正確な三次元印刷モデルを用いた正常ヒト鼻空気流のコンピュータ流体力学の実験的検証【JST・京大機械翻訳】

Fu, X.; Cheng, Y.; Liu, H.; Liao, J.; Kou, M.; Shen, C.; Ge, Q.; Yan, S.; Peng, H.

プレプリント

J-GLOBAL ID：202202203823338727 整理番号：22P0229068

正確な三次元印刷モデルを用いた正常ヒト鼻空気流のコンピュータ流体力学の実験的検証【JST・京大機械翻訳】

An Experimental Validation of the Computer Fluid Dynamics of Normal Human Nasal Airflow Using a Precise 3-D Printing Model

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発行年： 2020年03月19日プレプリントサーバーでの情報更新日： 2020年03月19日
JST資料番号： O7001B 資料種別：プレプリント
記事区分：プレプリント発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

計算流体力学(CFD)は鼻空洞の気流を研究するための一般的な方法である。しかし,CFD研究のデータは,実験によってほとんど検証されていない。CFD計算の精度を試験するために,CFDと実験における鼻腔の空気圧力の一貫性を研究した。正常ヒト被験者鼻空洞の比例樹脂モデルを,精度値が0.1mmの3dプリンタにより作成した。異なる呼吸状態の鼻腔における63のチェックポイントの圧力を測定した。実験データをCFDシミュレーションで得たデータと比較した。180mls ̄-1と560mls ̄-1の流量で,すべての検査点における圧力はCFDデータと非常に一致した。1100mls ̄-1の流速で,呼気中の鼻腔の後部セグメントに有意な偏差があった。本研究で用いた方法は,CFDデータの実験的検証に使用できる。本研究で用いた計算方法と境界条件は,CFDシミュレーションと実験の結果の間の高い一致をもたらした。現代の時代,コンピュータ流体動力学(CFD)は,空気流を研究するための主流方法である。鼻腔の複雑な解剖学的構造のため,鼻流のCFD結果は,ほとんど実験的に検証されていない。本研究は,鼻CFDの方法と結果を検証する方法を提供する。高精度3Dプリンタを有する正常者鼻腔の正確なモデルを印刷した。この鼻腔モデルにおいて,著者らは,著者らが関係する場所の気圧を検出するために,63の小さい穴をセットした。三つの異なる鼻流量を用いて,異なる呼吸条件を表した:高い(1100mls ̄-1),培地(560mls ̄-1),および低い(180mls ̄-1)。中及び低鼻流量では,CFD結果は実験圧力値と良く一致した。これに基づき,正常人における鼻気流の特徴を分析した。鼻腔における圧力を測定するために用いた方法は鼻腔の部分的な抵抗の実験的測定に使用できる。適切な修正により,それは鼻抵抗の臨床診療に適用でき,手術計画の設計に役立つ。【JST・京大機械翻訳】

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流体動力学一般 , 吸収系一般

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