Dinamik aliran udara dari rongga hidung manusia adalah sama pentingnya dengan fungsi fisiologinya, namun dinamik ini tidak diketahui. Bilangan ciri hidung telah diperdebatkan untuk meningkatkan pergolakan aliran udara, dengan itu meningkatkan pertukaran haba, penyedutan udara yang lembap dan pendedahan udara yang lebih baik ke mukosa hidung [1]. Bersempena dengan itu, rejim aliran (laminar, peralihan atau bergelora) dikaji untuk menghubungkan morfologi hidung dan aliran udara bergelora. Penyelidik sebelum ini menyebut bahawa bilangan Reynolds di bawah 2000 dikatakan aliran laminar, manakala lebih tinggi daripada yang menunjukkan aliran bergelora. Walau bagaimanapun, ini sebahagiannya benar kerana aliran itu dianggap berada dalam paip lurus dan lancar. Oleh itu, simulasi CFD dijalankan untuk menyiasat corak aliran udara dengan kadar aliran yang berbeza. Model Laminar digunakan untuk menjalankan simulasi untuk kadar aliran 4.5 L / min, 7.5 L / min, 10 L / min dan 15 L / min, manakala model pergolakan dua persamaan, pengangkutan tegasan ricih (SST) k-ω disesuaikan untuk kadar aliran 18 L / min. Magnitud laju, kontur halaju, vektor halaju dan garis arus dikumpulkan untuk analisis. Selain itu, kerja eksperimen menggunakan PIV juga disesuaikan untuk menilai ciri aliran dalam model rongga hidung manusia. Hasil keseluruhan mencadangkan bahawa pergolakan aliran udara bermula pada kadar aliran 18 L / min, di mana aliran berpusing dan berpusing ditemui di beberapa kawasan. Bantuan CFD dan PIV membolehkan pemahaman dan visualisasi pola aliran udara dalam rongga hidung manusia yang lebih baik.
_______________________________________________________________________________________________________
The airflow dynamics of a human nasal cavity is as important as its physiological functions, yet these dynamics are not well known. Numbers of features in nose have been argued to enhance airflow turbulence, thus increasing the heat exchange, humidifying inhaled air and greater exposure of moving air to nasal mucosa [1]. In conjunction to that, the flow regimes (laminar, transitional or turbulent) are studied in order to correlate the nasal morphology and turbulent airflow. Previous researchers mentioned that Reynolds number below 2000 is said to be laminar flow, while higher than that indicates turbulent flow. However, this is partially true because the flow is assumed to be in a straight, smooth-walled pipe. Hence, CFD simulation is carried out to further investigate the airflow patterns at varying flow rates. Laminar model is used to run the simulation for flow rates of 4.5 L/min, 7.5 L/min, 10 L/min and 15 L/min, while a two equation turbulence model, shear stress transport (SST) k-ω is adapted for flow rate of 18 L/min. Velocity magnitudes, velocity contours, velocity vectors and streamlines are collected for analysis. Besides that, experimental work using PIV is adapted as well in order to evaluate the flow characteristics in a model of human nasal cavity. The overall results suggested that airflow turbulence begin at flow rate of 18 L/min, where swirling and twisting flows are found at few regions. The aid of CFD and PIV allows better understanding and visualization of the airflow pattern in human nasal cavity.
Studies on laminar and turbulent reynolds number for standardized nasal cavity / Foo Kar Yen