Étude numérique et expérimentale de l'écoulement nasal dans des géométries réalistes

Numerical and experimental study of nasal flow in realistic geometry

• Auteur / Autrice : Céline Croce
• Direction : Daniel Isabey
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique. Biomécanique
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Paris 12

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nez

Reynolds, Nombre de

Imagerie tridimensionnelle en médecine

Voies aériennes supérieures (anatomie)

Résumé

L'écoulement inspiratoire dans les Voies Aériennes Supérieures (VAS) est étudié numériquement et expérimentalement dans un nez plastiné et deux modèles des VAS saines et pathologiques obtenues à partir de coupes scanners de patients. Les simulations sont réalisées en régime laminaire ou turbulent. Les relations pression-débit globales sont mesurées expérimentalement sur les modèles plastinés et de VAS saines stéréolithographié. Cette étude montre : le bon accord expérimental-numérique sur la chute de pression globale ; l'évolution le long du nez de l'aire, du diamètre hydraulique et du nombre de Reynolds local ; la répartition du flux inspiratoire ; les pertes de charge et les variations d'énergie cinétique. Les résultats révèlent le caractère complexe de l'écoulement nasal : principalement laminaire et perturbé par les variations géométriques brusques et présentant une similitude gauche-droite dans le nez plastiné mais pas dans le modèle de VAS saines.

The inspiratory airflow in Upper Airways (UA) is tudied both numerically and experimentally in a plastined nose and in two UA geometries (''healthy'' and ''pathological'') obtained from tomodensitometric data of patients. Simulations are performed in laminar and turbulent regimes. Global pressure-flow relationship are experimentally measured on the plastined nose and on the physical model of healthy UA obtained by stereolitography. This study show : the good agreement between experimental and numerical global pressure drop ; the evolution along the nasal axis of area, hydraulic diameter and local Reynolds number ; the distribution of the inspiratory flow ; the pressure drops and kinetic energy variations. Result reveal the highly complex character of the nasal flow : essentially laminar and perturbed by the rapid geometrical changes and exhibiting a similitary between right-left nostril flows for the plastinated nose but not for the healthy geometry.