Računalniška simulacija toka fluida skozi prožni kanal nespecificiranih oblik z aplikacijo na biološkem sistemu : doktorsko delo

slovenski

doktorska dela

2017

airway mechanoreceptors   channel with compliant walls   Disertacije   dvojno sklopljen sistem fluid-struktura   mehanoreceptorji respiratornega sistema   obstructive pharyngeal collapse   obstructive sleep apnoea   obstruktivna apneja med spanjem   obstruktivna zapora žrela   prožna stena kanala   Sindrom apneje v spanje   sklopljena računalniška FSI-simulacija   soft palate flutter   trepetanje mehkega neba   twice-coupled fluid-structure system   upper airway   zgornja dihalna pot

Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo

Obstruktivna apneja med spanjem (angl. Obstructive sleep apnoea - OSA) je motnja dihanja v spanju, ki zaradi večnivojskih vzročnih mehanizmov še ni povsem pojasnjena, kar terja nadaljnjo pozornost raziskovalcev različnih strok. S sklopljeno računalniško FSI-simulacijo poskušamo razložiti pojav trepetanja mehkega neba z uvulo in nastanek obstruktivne zapore žrela pri toku zraka skozi zgornjo dihalno pot človeka. Osredinimo se na območje velofarinksa, kjer je podajnost zgornjih dihal najvišja. V fazi vdiha se zaradi subatmosferskega intraluminalnega tlaka pojavi oženje žrela, ob izdihu pa se dihalna pot zaradi nadtlaka razširi. Z računalniško simulacijo napovemo sočasen pojav trepetanja mehkega neba. Frekvenca trepetanja, ki kaže na pojav smrčanja, je enaka 17,8 Hz. Pokažemo, da trepetanje mehkih struktur ni posledica nestabilnosti uporabljene numerične sheme sklopljenja. Ko krajevno skalo opazovanja respiratornega sistema zmanjšamo, razkrijemo, da je tok fluida dvofazen, mehanski sistem pa dvojno sklopljen. Razvijemo in zgradimo fizikalni eksperiment, ki zajema bistvene karakteristike zgornjih dihal - turbulentni curek in recirkulacijo toka ter prožno steno, omočeno s plastjo kapljevinskega filma. Ugotovimo, da se sposobnost dušenja fluktuacij strižne in tlačne obremenitve poveča z večanjem debeline, viskoznosti ali površinske napetosti kapljevinskega filma. S spreminjanjem fizikalnih lastnosti sluzi respiratornega sistema bi zato lahko uravnavali stimulus in aktivacijo mehanoreceptorjev ter posredno vplivali na pojav obstruktivne apneje med spanjem.

26.09.2023