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비강 내 공기유동에 대한 실험 및 전산유동가시화 (Numerical and experimental flow visualization on nasal air flow)

  • 김성균;박준형;휜광림
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산유체공학회 2008년도 춘계학술대회논문집
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    • pp.498-501
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    • 2008
  • Knowledge of airflow characteristics in nasal cavities is essential to understand the physiological and pathological aspects of nasal breathing. Several studies have utilized physical models of the healthy nasal cavity to investigate the relationship between nasal anatomy and airflow. In our laboratory, there have been a series of experimental investigations on the nasal airflow in normal, abnormal, and deformed nasal cavity models cavity models by PIV under both constant and periodic flow conditions. In this time normal and several deformed nasal cavity models, which simulate surgical operation, Turbinectomy, are investigated numerically by the FVM general purpose code and PIV analysis. The comparisons of these results are appreciated. Dense CT data and careful treatment of model surface under the ENT doctor's advice provide more sophisticated cavity models. The Davis (LaVision Co.) code is used for PIV flow analysis. Average and RMS distributions have been obtained for inspirational and expirational nasal airflows in the normal and deformed nasal cavities.

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비강 내 공기유동에 대한 실험 및 전산 유동가시화 (Numerical and Experimental Flow Visualization on Nasal Airflow)

  • 김성균;박준형;휜광림
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제33권6호
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    • pp.461-467
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    • 2009
  • Knowledge of airflow characteristics in nasal cavities is essential to understand the physiological and pathological aspects of nasal breathing. Several studies have utilized physical models of the healthy nasal cavity to investigate the relationship between nasal anatomy and airflow. In our laboratory, there have been a series of experimental investigations on the nasal airflow in normal, abnormal, and deformed nasal cavity models by PIV under both constant and periodic flow conditions. In this time normal and several deformed nasal cavity models, which simulate surgical operation, Turbinectomy, are investigated numerically by the FVM general purpose code and PIV analysis. The comparisons of these results are appreciated. Dense CT data and careful treatment of model surface under the ENT doctor's advice provide more sophisticated cavity models. The Davis (LaVision Co.) code is used for PIV flow analysis. Average and RMS distributions have been obtained for inspirational and expirational nasal airflows in the normal and deformed nasal cavities.

비강 내 공기유동과 열 및 물질전달에 관한 연구 (Research on the nasal airflow and heat and mass transfer)

  • 김성균;휜광림;박준형
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2008년도 추계학술대회A
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    • pp.1479-1483
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    • 2008
  • The three main physiological functions of nose are air-conditioning, filtering and smelling. Knowledge of airflow characteristics in nasal cavities is essential to understand the physiological and pathological aspects of nasal breathing. Several studies have utilized physical models of the healthy nasal cavity to investigate the relationship between nasal anatomy and airflow. In our laboratory, there have been a series of experimental investigations on the nasal airflow in normal and deformed nasal cavity models by PIV under both constant and periodic flow conditions. In this time, airflow inside normal nasal cavity is investigated numerically by the FVM general purpose code. The comparisons with PIV measurement are appreciated. Heat and humidity transfer is dealt numerically. Dense CT data and careful treatment of model surface under the ENT doctor’s advice provide more sophisticated cavity models for both PIV experiment and numerical grid system. Average and RMS velocity distributions have been obtained for inspirational and expirational nasal. Temperature distribution, heat and humidity transfer through the mucosa are obtained.

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호흡기 내 주기적 공기유동에 대한 PIV 계측 (The PIV measurements on the respiratory gas flow in human airway)

  • 김성균;정성규
    • 한국가시화정보학회:학술대회논문집
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    • 한국가시화정보학회 2005년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.93-98
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    • 2005
  • CT 스캔 데이터를 이용하여 호흡기의 컴퓨터 모델을 얻고, RP 를 이용하여 고형 모형으로 정교한 호흡기 유로 모형을 제작하였고, 호흡을 정확하게 모사하는 펌프를 만들었다. 사람의 호흡에 관한 생리적 테이터를 이용하여 캠을 제작하고 대형 피스톤 펌프를 만들어 사람의 호흡을 정확하게 모사하였다. 이를 이용하여 생리적 주기를 갖는 호흡기 내 유동에 대항 PIV 결과를 획득하였다. 최초로 정확한 기하학적 형상 및 입구와 출구 조건 하에서 인후부와 기관 내의 공기 유동장의 테이터베이스를 확보하였으므로, 향후 기존의 단순화된 모델을 이용한 실험적 수치해석적 결과들을 검정하는데 활용될 것이며 호흡기 질환의 진단과 치료에 기여할 수 있는 생리학적 병리학적 데이터를 제공할 수 있으리라 생각된다. 또한 공해 물질, 유독 물질, 흡입 약품 등의 호흡기 내 흡착 현상 규명 등에도 활용될 수 있을 것으로 보인다.

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비강내 주기유동장의 실험적 해석에 관한 연구 (The experimental research on periodic airflow in human nasal cavity)

  • 김성균;손영락;신석재
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2004년도 춘계학술대회
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    • pp.1687-1692
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    • 2004
  • CT 사진을 이용하여 살아있는 사람의 비강 형상을 얻고 RP 를 이용하여 모형을 만들고 이 모형 으로 정교한 비강 유로 모형을 제작하였고, 호흡을 정확하게 모사하는 펌프를 만들었다. 사람의 호흡 데이터를 이용하여 캠을 제작하고 대형 피스 톤 펌프를 만들어 사람의 호흡을 정확 하게 모사 하였다. 이를 이용하여 생리적 주기를 갖는 비강 내 유동에 대한 결과를 획득하고 기존의 일정유량 하의 실험결과와 비교 분석하였다.

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비강내 주기유동장의 실험적 해석에 관한 연구 (The Experimental Research on Periodic Airflow in Human Nasal Cavity)

  • 신석재;김성균
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제29권1호
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    • pp.103-109
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    • 2005
  • Airflow in the nasal cavity of a normal Korean adult is investigated experimentally by tomographic PIV measurement. Knowledge of airflow characteristics in nasal cavities is essential to understand the physiology and pathology aspects of nasal breathing. Several studies have utilized physical models of the healthy nasal cavity to investigate the relationship between nasal anatomy and airflow. All of these researches on nasal airflow are under the condition of constant flow-rate. In this study, nasal cavity flow with the physiological period is investigated by tomographic PIV, for the first time. A pumping system that can produce the periodic flow is created. Thanks to a new method for the model casting by a combination of the rapid prototyping and curing of clear silicone, a transparent rectangular box containing the complex nasal cavity can be made for PIV, The CBC PIV algorithm is used for analysis. Phase-averaged mean and RMS velocity distributions are obtained for inspirational and expiration nasal airflows. The comparison with the constant flow case is appreciated. There exist many flow patterns depending on each phase.

비대칭 비강 내 공기유동에 관한 실험 및 수치해석적 연구 (Experimental and Numerical Research on the Airflow Inside Asymmetric Nasal Cavities)

  • 김성균;박준형;후이쾅림
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제34권8호
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    • pp.749-754
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    • 2010
  • 비강의 3 가지 생리학적 주요기능은 공기조절, filtering, 후각기능이다. 비강 내 공기유동특성에 대한 지식은 비강 호흡의 생,병리학적 측면을 기반으로 한다. 본 연구실에서는 정상 및 변형된 비강 모델 내 유동에 관하여 일정유량 및 주기유동 하에서 다양한 PIV 실험들을 진행해 왔다. 비대칭 비강을 가진 환자들 중에 일부는 고통을 느끼거나 불편함을 호소하는 반면 그렇지 않은 환자들도 있다. 이 원인을 밝히기 위하여 비중격이 휘어진 비대칭 모델에 대하여 PIV 및 수치해석적인 연구를 진행하였다. 이를 위하여 이비인후과 의사로부터 모델에 관한 CT 데이터를 제공받아 PIV 및 수치해석을 통해 호기 및 흡기시의 RMS 값 및 속도 분포를 얻었다. 모델에 따라 좌우 유량이 크게 다른 것을 확인할 수 있었고 이것이 고통을 느끼는 원인중에 하나가 될 수 있다.