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Francesca Mangani
Nel presente studio è stato approfondito il fenomeno dello scambio termico all’interno del tratto respiratorio superiore umano per mezzo della fluidodinamica computazionale. Un modello già esistente di cavità nasale è stato modificato aggiungendovi uno strato esterno di spessore e proprietà costanti, al fine di simulare lo scambio termico coniugato tra l’aria inspirata e il tessuto respiratorio. Lo spessore di tale strato è stato scelto pari a 0.5 mm, sulla sua superficie esterna è stata assegnata una temperatura costante di 37◦C.
Questo modello è stato messo a confronto con due altri modelli semplificati: il primo assume una temperatura costante e uniforme su tutta la parete della cavità nasale, il secondo trascura gli effetti dello scambio termico. Il con- fronto è stato effettuato su un’inspirazione stazionaria a portata volumetrica imposta di 20 l/min. Le tre simulazioni numeriche sono state ripetute per due diverse geometrie anatomiche, una standard ed un’altra caratterizzata da un’evidente perforazione nel setto nasale, quest’ultima corrispondente ad un’anatomia nasale post-chirurgia. Le simulazioni sono state effettuate con un modello di turbolenza di tipo RANS, per mezzo del software OpenFOAM.
Il modello proposto con scambio termico coniugato ha permesso di ricavare una distribuzione di temperatura disuniforme sulla parete della cavità nasale, e su di essa si sono potute individuare le zone più fredde rispetto alla temperatura corporea nominale. Nel caso della seconda geometria i risultati riguardanti la distribuzione di temperatura a parete si sono rivelati più significativi. Inoltre il confronto tra i tre diversi modelli ha mostrato delle differenze nei campi interni di temperatura e di velocità.