ETUDE SUR L’ECOULEMENT DE L’AIR DANS LES FOSSES NASALES HUMAINES /LAURENT MOUGEY

http://theses.insa-lyon.fr/publication/2000ISAL0097/these.pdf

Extrait :"Analyse qualitative du flux après turbinectomie: L'étude qualitative du flux permet de noter une dégradation de la qualité du flux inspiratoire avec ralentissement progressif du flux puis apparition de vitesses négatives. On observe un relatif maintien des vitesses d'écoulement au sein du méat inférieur dans un plan Z = 10 mm, ces vitesses subissant cependant en cas de turbinectomie une décroissance plus rapide dans le sens antéropostérieur du fait semble-t-il de l'absence de corps du cornet. On remarque aussi une diminution significative de la vitesse des courants 53 ascendants, en particulier du courant moyen, de l'ordre de 30%, avec désorganisation de la répartition des courants, la plupart du flux n'étant plus orienté vers les régions supérieures du fait de l'absence de tête de cornet. De plus on remarque une quasi annulation des vitesses d'ensemencement du méat supérieur, vitesses cependant encore observables mais au delà des limites de détection de l’anémomètre laser. L'étude qualitative du flux permet de noter une dégradation de la qualité du flux inspiratoire avec ralentissement progressif du flux puis apparition de vitesses négatives dans le lit de la turbinectomie. Ces vitesses négatives, s'observant dans des plans Z allant de 50 à 90 mm, suggèrent qu'en lieu et place du cornet enlevé se crée une zone de turbulences avec courants postéroantérieurs jouant le rôle de véritable obstacle dynamique virtuel. En somme, le gain en perte de charge est annulé par la présence de ces courants rétrogrades.Figure 30 - Visualisation des lignes de courant sans le cornet inférieur lors de l’expiration en débit de base. Lors de la phase d’expiration en débit de base sans le cornet inférieur, on constate la formation d’une zone de recirculation à l’emplacement du cornet inférieur venant certainement provoquer une perte de charge et ainsi donner au patient une sensation de nez bouché. Le flux, dans la zone olfactive, se sépare en deux formant deux zones de recirculation d’axe normal au plan sagittal, l’une en avant, l’autre en arrière. Le volume d’air insufflé dans la zone olfactive est plus important que lors de l’inspiration ; l’air reste donc moins longtemps dans la zone olfactive que pour un nez avec cornet inférieur (où il est chassé lors de l’inspiration)"..

Extrait:

"Dans un premier chapitre, l’étude a permis de visualiser la répartition du flux au sein d’une maquette de fosse nasale à l’échelle 10 puis de mesurer par Vélocimétrie Laser Doppler (VLD) les vitesses en divers points. Trois séries d’expérimentations ont été réalisées: la première en faible débit inspiratoire (0,2 l/s), la seconde en débit normal (0,6 l/s) et la troisième en débit forcé (1 l/s).

Dans un deuxième chapitre, les résultats obtenus sur maquette sont utilisés pour valider un modèle numérique d’écoulement dans les fosses nasales, en utilisant un modèle de champ basé sur la résolution des équations de la mécanique des fluides par la méthode des volumes finis (logiciel FLUENT). Le volume de la fosse nasale est reconstitué en 3D puis la simulation numérique est effectuée sur un maillage volumique construit à partir du maillage surfacique.

Les calculs ont été menés d’une part dans le cas d’un sujet sain avec un débit constant (cas stationnaire), en régime laminaire, lors d’une phase d’inspiration puis d’expiration, d’autre part dans le cas d’une ablation totale du cornet inférieur. Les résultats numériques et expérimentaux concordent de manière satisfaisante et prédisent correctement la répartition des flux dans la cavité nasale ainsi que l’apparition d’une zone de recirculation au niveau de la zone olfactive.

En outre, dans le cas d’une turbinectomie sur le cornet inférieur on met en évidence l’absence de flux irriguant la zone olfactive, phénomène venant confirmer les observations médicales".