Summary
보컬 폴립은 보컬 접이식 역학을 방해할 수 있으므로 환자의 의사 소통 능력에 치명적인 결과를 초래할 수 있습니다. 벽걸이 모델 용형에 의해 유도된 3차원 유동 분리및 벽 압력 하중에 미치는 영향은 입자 영상 속도측정, 피부 마찰 선 시각화 및 벽 압력 측정을 사용하여 검사됩니다.
Abstract
정상적인 음성을 위한 유체 구조 에너지 교환 과정은 광범위하게 연구되었지만 병리학적 조건에 대해 잘 이해되지 는 않습니다. 폴립과 결절은 보컬 폴드의 내측 표면에 형성되는 기하학적 이상이며, 보컬 폴드 역학을 방해할 수 있으므로 환자의 의사 소통 능력에 치명적인 결과를 초래할 수 있습니다. 우리의 실험실은 입자 심상 속도측정 (PIV) 측정을 보고했습니다, 시험관 내 구동 보컬 접이식 모형의 내측 표면에 있는 모형 polyp의 조사 에서, 이러한 기하학적 이상이 상당히 glottal 제트 동작을 방해한다는 것을 보여줍니다. 이러한 유동필드 조정은 폴립 환자에서 보컬 품질의 심각한 저하를 위한 가능성이 높은 이유입니다. 보컬 폴드 폴립과 같은 기하학적 프로튜브로부터의 기하학적 프로튜브로부터의 기형 구조물의 형성 및 전파에 대한 보다 완전한 이해와 보컬 접이식 역학을 구동하는 공기역학적 로딩에 미치는 영향은 이 병리학적 상태의 치료를 발전시키기 위해 필요하다. 본 조사는 오일필름 시각화 기술을 이용하여 교차 유동, 즉 모델 보컬 폴드 폴리프를 교차 유량에 2:1 종횡비로 벽걸이 성구 반구형에 의해 유도된 3차원 유동 분리에 관한 것이다. 피부 마찰 선 시각화 및 벽 압력 측정을 사용하여 불안정하고 3차원 유동 분리 및 벽 압력 하중의 영향을 검사합니다.
Introduction
보컬 폴드는 보컬 기도를 가로 질러 스트레칭 조직의 두 밴드입니다. 음성 음성은 중요한 폐 압력이 달성될 때 생성되며, 교반 된 보컬 주름을 통해 공기를 강제로 발생시. 보컬 폴드는 많은 조직 층으로 구성되며 종종 단순화 된 2 층 바디 커버 시스템1로표현됩니다. 커버 층의 대부분을 구성하는 세포외 매트릭스는 콜라겐과 엘라스틴 섬유로 구성되어 보컬 폴드1,2의적절한 모션에 중요한 비선형 응력-변형 특성을 제공한다. 공기역학적 힘은 보컬 주름의 조직에 에너지를 부여하고 자기 지속 진동3을자극한다. 보컬이 진동함에 따라, 그(것)들로티라고 불리는 그들 사이의 개구부는 수렴에서 유니폼으로 전환한 다음 사이클4,6을닫고 반복하기 전에 서로 다른 통로로 전환하는 현면이 다른 오리피스를 형성한다. 정상 음성에 대한 진동 주파수는 일반적으로 남성과 여성의 100-220 Hz에 걸쳐 있으며, 글로티스7을통과하는 맥동 유동장을 생성합니다. 정상적인 음성을 위한 유체 구조 에너지 교환 공정은광범위하게 8-12를연구하고 있습니다. 그러나 일부 병리학에 대한 이 프로세스의 중단은 잘 이해되지 않습니다. 보컬 폴드의 병리학적 조건은 역학에 극적인 변화를 초래하고 음성 음성을 생성하는 능력에 영향을 미칠 수 있습니다.
폴립과 결절은 보컬 폴드의 내측 표면에 형성기학적 이상이다. 이러한 이상은13을전달하는 환자의 능력에 영향을 미칠 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 최근에는 폴리프와 같은 기하학적 프로튜브로 인해 유동장이 중단된것으로 간주된다. 그 연구는 음성의 "정상" 유체 구조 에너지 교환 프로세스가 급격하게 변경되었다는 것을 보여주었고, 유동필드의 수정은 폴립과 결절 환자에서 음성 품질의 가혹한 저하를 위한 가장 확률이 높은 이유이었다는 것을 보여주었습니다. 맥동 유량의 용포로부터 3차원 유동 분리에 의해 생성된 유동 구조물에 대한 포괄적인 이해가 확립되지 않았다. 폴립에서 vortical 구조의 생성 및 전파, 그리고 보컬 접이식 역학을 구동 공기 역학 적재에 대한 후속 영향은 환자에서 폴립의 외과 적 치료를 진행하는 데 필요한 중요한 구성 요소입니다.
15-23년도에탑재된 벽에서 의흐름분리가 꾸준히 조사되고 있는 가운데, 놀랍게도, 음성에서 발견되는 바와 같이 맥동 또는 불안정한 유동 조건에 영향을 받는 벽의 헤미페로이드로부터 불안정한 3차원 유동 분리에 관한 정보는 거의 없다. Acarlar와 Smith15의 정액 작업은 라미나르 경계 층 내에서 벽 마운트 헤미스페로이드를 통해 꾸준한 흐름에 의해 생성 된 3 차원 일관된 구조의 분석을 제공했다. 아카라와 스미스는 두 가지 유형의 소용돌이 구조를 확인했다. 서있는 말굽 소용돌이는 헤미페로이드 프튜브랜스의 상류에 형성되고 양쪽에 있는 확률의 하류로 확장되었습니다. 또한, 헤어핀 vortices는 웨이크에 힌지 에 장착 된 벽에서 주기적으로 흘렸다. 헤어핀 vortices의 복잡한 움직임과 진행을 조사하고 자세히 설명했습니다.
매끄럽게 윤곽이 있는 축변 언덕 위로의 흐름은 이전에 표면 정적 압력 측정과 표면 오일 시각화가 난류 전단 흐름 내에서 범프의 상하류와 하류에 획득되는 것을 연구했습니다. 오일 필름 기술은 피부 마찰 선, 높고 낮은 속도 영역, 표면 흐름 내의 분리 및 부착 점을 시각화할 수 있게 해주며, 벽걸이 물체의 여파를 조사하는 데 유용하다. 이 기술의 경우, 관심 의 표면은 오일 베이스 및 미세 분말 안료(즉, 램프 블랙, 흑연 분말 또는 이산화 티타늄) 혼합물의 박막으로 코팅된다. 원하는 유동 조건에서 마찰력으로 인해 오일이 표면을 따라 움직이면 안료 분말이 줄무늬로 증착됩니다. 임계 또는 특이점, 전단 응력이 0 또는 2개 이상의 구성 요소가 평균 속도의 0 또는 2개 이상의 성분인 위치는 안장 점 또는 노달점(24-26)으로결과 피부 마찰 선 패턴으로부터 분류될 수 있다.
언덕 형상의 경우 분리로 인한 특이점이 상류에서 발견되지 않았습니다. 이것은 반구체 성 무언으로 발생하는 불리한 압력 그라데이션을 생성하지 않은 범프의 원활하게 상승 윤곽에 기인했다. 결과적으로, 플로우는 범프의 정점까지 가속화되는 것으로 나타났으며, 그 후, 불안정한 안장 초점 분리 점은27,28의헤어핀 소용돌이 형성에서 예상되는 바와 같이 범프 중심선 바로 지나서 개발되었다. 다른 벽걸이 형상을 가진 유사한 실험 기법을 이용한 연구에서, 마르티누치와트로페아(29)가 수행한 꾸준한 흐름에서 표면에 장착된 큐브 주위의 오일 필름 시각화는 물체의 상류에 두 개의 명확한 피부 마찰 선을 표시하였다. 제1 피부 마찰 라인은 불리한 압력 그라데이션에 의한 1차 분리 선에 대응하고 두 번째 피부 마찰 라인은 말굽 소용돌이의 시간 평균 위치를 표시하였다. 물체의 상류에서 수행된 표면 압력 측정은 말굽 소용돌이 라인을 따라 로컬 최소값과 1차 분리 및 말굽 소용돌이 라인 사이의 국소 압력 최대치를 보였다. 유사한 업스트림 분리 선은 원형 실린더, 피라미드 및 콘29-31을포함한 다른 표면 장착 형상으로 형성된다. 벽에 장착된 개체의 표면 시각화 다운스트림은 일반적으로오브젝트(30)뒤에 재순환 영역으로 인한 두 개의 포시를 표시합니다. 2개의 vortices는 foci 위치에서 생성되고 벽장착 된 헤미페로이드(32)의여파로 본 "아치 형"또는 헤어 핀 소용돌이에 대응한다.
입자 이미지 속도측정(PIV)은 이전에 합성 보컬 접이식모델33-35의하류를 연구하는 데 사용되어 왔다. PIV는 스파티오-측두유체역학(36)을 캡처하기 위해 평면 내에서 추적자 입자 이동을 유도하는 비침습적 시각화 기술이다. 진동 보컬 주름의 하류를 형성하는 3 차원 일관된 구조는 Neubauer 외에 의해 연구되었다. 37; 소용돌이 발생 및 대류 및 제트 플래핑이 관찰되었다. 최근, 크렙스 외. 38은 입체 PIV를 사용하여 글로탈 제트의 입체성을 연구하고 그 결과는 글로탈 제트 축 스위칭을 보여줍니다. Erath 및 Plesniak14는 7.5배 스케일업 동적으로 구동된 보컬 폴드 모델의 내측 표면에 모델 보컬 폴드 폴리프의 효과를 조사했다. 재순환 영역은 용종의 하류로 형성되었고, 제트 역학은 음경 주기 내내 영향을 받았다. 이전 연구, 에라스와 플레스니아크에 의해 구동 보컬 폴립 연구를 금지14,내측 보컬 폴드 폴리프 또는 결절에 의해 유도 된 유체 역학을 탐구하지 않은.
보컬 폴드 이동 벽의 추가 복잡성, 유도된 압력 그라데이션, 제한된 기하학적 볼륨 및 기타 복잡성을 포함하기 전에 모델 폴립의 유체 동적 효과를 이해하는 것이 중요합니다. 현재 작업은 안정적이고 불안정한 흐름 조건 하에서 다운스트림 벽의 흐름 구조의 서명에 중점을 둡니다. 돌출과 하류 벽에서 흘린 소용돌이 구조 사이의 상호 작용은 이러한 상호 작용이 생물학적 반응을 유도하기 때문에 보컬 폴립뿐만 아니라 다른 생물학적 고려 사항의 조사에 큰 관심을 가지고 있습니다.
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Protocol
이 작품에서는, 벽걸이 성탈 헤리페로이드, 즉 모델 보컬 폴드 폴리프, 5:1 수축 비율로 흡입형 풍동의 시험 단면 층에 위치된다. 불안정하고 3차원유량 분리 및 벽압력 하중에 미치는 영향은 유류 시각화, 벽압력 측정 및 입자 이미지 속도측정을 사용하여 조사됩니다. 불안정한 압력 측정은 압전 센서가 있는 16개의 채널 스캐닝 압력 변환기를 사용하여 획득됩니다. 압력 센서는 670Hz의 주파수 반응을 가지고 있습니다. 스테인레스 스틸 튜튜레이션에서 형성된 정적 압력 탭은 표면 압력 측정을 용이하게 하기 위해 모델 보컬 폴드 폴리프의 상류 및 하류에 플러시 장착되어 스캐닝 압력 장치에 단배배된다. 오일이 압력 탭으로 유입되어 파울을 유발하기 때문에 오일 흐름 시각화 및 표면 압력 측정을 동시에 획득할 수 없습니다.
다음 섹션에서는 벽에 장착된 프롤레이트 헤리로이드 주위에 오일 필름 시각화 및 표면 압력 측정을 설정하고 획득하기 위한 프로토콜을 제공합니다. 위상 평균 및 시간 해결 된 입자 이미지 속도 측정을 획득 하고 있지만 PIV 수집은이 프로토콜에 포함되지 않습니다. 저자는 Raffel 외에 의해 참조를 제안한다. 36 및 애드리안 과 Westerweel39 PIV 실험 설정, 데이터 수집 및 데이터 처리의 심층적인 이해를 위해.
1. 프로튜비런생성(즉, 모델 용면)
- 원하는 형상으로 3차원 컴퓨터 지원 설계(CAD) 모델을 빌드합니다. 길이 5.08cm, 너비 2.54cm, 신장 1.27cm의 프롤레이트 헤리프로 모델 보컬 폴립을 생성한다. 모델 보컬 폴드 폴립의 바닥에 두께0.64cm의 2.54cm 제곱베이스를 장착한다. 이 베이스는 모델을 테스트 섹션 바닥에 고정하는 데 사용됩니다.
- 3D CAD 모델을 스테레오리소그래피(STL) 파일로 내보냅니다. STL 파일 형식은 일련의 삼각형으로 모델 표면을 생성합니다. 모델 용포에서 매끄러운 표면을 보장하기 위해 적절한 해상도를 선택합니다. 최소 600점/인해상도를 권장합니다.
- STL 파일을 적절한 소프트웨어에 업로드하고 20μm 이상의 빌드 레이어 해상도를 갖춘 고해상도 3차원 프린터 또는 빠른 프로토타입을 사용하여 STL 파일을 인쇄합니다.
- 풍동 시험 단면은 도 1에도시된 바와 같이 탈착식 바닥플레이트가 있는 약 30.48cm x 30.48cm x 121.92 cm이다. 2.54cm 평방 홀을 풍동 테스트 단면 바닥 탈착식 플레이트에 약 0.85cm 깊이로 밀어 모델 보컬 폴드 폴리프를 장착하여 테스트를 위해 테스트합니다. 구멍은 테스트 섹션 폭의 중앙에 있어야 하며 테스트를 위해 원하는 다운스트림 위치에 있어야 합니다.
2. 오일 유량 시각화 준비
- 시험 단면을 준비하기 위해 윈드 터널 내부의 테스트 섹션 표면을 흰색 접착제 용지로 덮습니다. 접착제 용지를 조심스럽게 배치하고 부드럽게 하여 시험 단면 바닥에 접착제 용지의 기포 또는 주름으로 인한 충돌이 없도록 합니다. 모델 용복숭아 앵커가 테스트 단면 벽에 부착할 수 있도록 테스트 섹션 층의 정사각형 구멍 위의 접착제 용지에 구멍을 잘라냅니다.
- 프로튜브런스(모델 보컬 폴드 폴립)를 앵커 위치에 삽입하여 테스트를 준비합니다. 그림 1을참조하십시오.
- 풍터널 테스트 섹션 위에 고해상도 카메라를 장착합니다. 모델 용각 및 주변 테스트 섹션 영역을 포함하여 선택한 시야에 대해 카메라를 집중시합니다. 테스트를 위해 카메라 획득 매개 변수를 설정합니다. 비디오 설정을 사용하여 오일 흐름 시각화의 일시적인 부분을 캡처하거나 불안정하거나 맥동이 있는 흐름이 관심 있는 경우 사용해야 합니다.
- 베이비 오일, 복사 토너 분말 및 등유를 부피별로 7:1:2 비율로 결합하여 유량 시각화 오일 혼합물을 준비합니다. 예: 베이비 오일 35ml, 카피 토너 파우더 5ml, 등유 10ml를 결합합니다. 베이비 오일과 토너 파우더를 용기에 넣고 토너가 완전히 녹을 때까지 저어줍니다. 그런 다음 등유를 넣고 잘 섞습니다.
- 시험 단면 표면에 쉽게 적용할 수 있도록 혼합물을 스프레이 병으로 옮기다.
3. 오일 유량 시각화 측정
- 오일 혼합물의 각 적용 전에 테스트 섹션 표면을 청소하고 건조시십시오.
- 오일 혼합물로 채워진 스프레이 병을 사용하여 관심 있는 부분에 얇고 균일한 유체 층을 분사하십시오. 얇고 균일한 오일 혼합물 층은 적절한 오일 필름 시각화 이미지를 생성하는 데 중요합니다.
- 카메라에서 이미지 또는 비디오 수집을 시작합니다. 초기 과도 오일 혼합물 모션을 캡처하기 위해 풍동에 전원이 켜지기 전에 카메라 수집을 시작합니다.
- 흡입 풍구를 원하는 속도에 설정합니다. 오일 혼합물은 테스트 단면 표면을 따라 흐르기 시작합니다.
- 오일 혼합물이 흐르지 못하게 하고 안정된상태(즉, 패턴이 고정됨)에 도달하면 원하는 시간이 경과하면 카메라 녹화를 중단하고 풍동아래로 전원을 공급합니다.
참고: 비디오 1은 안정된 상태에 도달하고 피부 마찰 패턴이 고정될 때까지 흐르는 오일 혼합물을 표시합니다. 비디오에서 흐름이 왼쪽에서 오른쪽으로 이동합니다.
4. 표면 압력 측정 준비
- 스테인레스 스틸 튜브(0.16cm 외경 및 2.54cm 길이)를 장착하기 위한 구멍을 드릴링하여 정적 압력 탭을 구축하기 위해 테스트 단면 표면(탈착식 플레이트)을 준비합니다. 프롤레이트 헤미페로이드의 앵커 위치의 중간선에서 시작하여, 스팬와이즈 방향으로 8.89cm, 22.86cm 하류에 걸쳐 있는 그리드의 구멍을 1.27cm 의 범위 별 그리드 간격과 2.54cm 다운스트림 그리드 간격으로 드릴한다(그림 1참조). 스테인리스 스틸 튜핑은 유연한 튜브를 부착하기 위해 한쪽 끝에 벌지가 있으며 장착을 위해 다른 쪽 끝에 똑바로 있습니다.
참고: 정적 압력 탭은 압력 획득 위치의 미세한 그리드를 위해 가까운 간격으로 배치할 수 있습니다. - 테스트 단면 층에서 원하는 구성으로 벽의 앵커 위치를 둘러싼 튜브를 장착한 프래트 헤리로이드(즉, 모델 보컬 폴드 폴리프)를 테스트 단면 바닥에 원하는 구성으로 장착하여 시험을 준비한다. 관은 시험 단면 바닥과 플러시를 장착해야합니다.
- 장착된 스테인레스 스틸 튜비에서 짧은 유연한 튜브(길이 6.35cm, 내경 0.159cm, 외경 0.475cm 클리어 폴리염화비닐)를 스캐닝 압력 트랜스듀서 측정 포트에 부착합니다. 스캐닝 압력 변환기에는 16개의 압력 포트가 있습니다.
5. 표면 압력 측정 획득
- 스캐닝 압력 변환기를 컴퓨터에 연결하고 스캐닝 압력 변환기 소프트웨어를 사용하여 획득 매개 변수를 구성합니다. 데이터 수집 의 원하는 기간 동안 500 Hz에서 데이터를 수집하도록 수집 소프트웨어를 설정합니다.
참고: 낮은 진동 주파수에서 작은 압력 변화로 인해 스캐닝 압력 변환기500Hz의 최대 샘플링 속도로 데이터를 획득했습니다. - 흡입 풍구를 원하는 속도에 설정합니다.
- 압력 측정 수집을 시작합니다. 압력 측정은 원하는 유동 진단기술(예: PIV, 레이저 도플러 무혈, 핫 와이어 아나모메트리 등)과동시에 획득할 수 있습니다.
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Representative Results
7.5배 스케일업 동적으로 구동되는 보컬 폴드 모델을 사용한 이전 작업은 기하학적 프로튜비, 모델 보컬 폴립의 존재가 음경 사이클 전반에 걸쳐 글로탈 제트의 정상적인 역학을 방해한다는 것을 입증했다. 이전 구동 보컬 폴드 모델 스터디의 대표적인 결과는 도 2 및 비디오 2에표시됩니다. 이 비디오는 수렴에서 서로 다른 형상으로 변경될 때 구동 보컬 폴드의 움직임을 보여줍니다. 보컬 폴드 모델은 레이놀즈 수가 995개, 스트라굴 번호1.9 x 10-2로1.67Hz에서 동적으로 구동되었다. 데이터는 위상 평균 입자 이미지 속도측정(14)을사용하여 폴립의 7.5mm 하류의 횡단 평면에서 획득되었다. 보컬 주름이 열리기 시작하면 수렴 채널이 형성되고 유리한 압력 그라데이션이 개발됩니다. 플로우는 곡동면이 최대 폭이고 보컬 주름이 병렬 구성에 있고 닫는 단계로 회전할 때 모델 용힙 주위에서 오프닝 단계의 끝을 향해 회전하기 시작합니다. 그림 2b 및 2c에도시된 바와 같이 두 개의 카운터 회전 소용돌이가 형성된다. 보컬이 가까워지면 흐름은 폴리프 주위와 전방 후방 미드라인에서 강제로 움직입니다. 진행 중인 작업은 생리성 보컬 주름의 복잡성없이 꾸준하고 맥동성 교차 유량 조건에서 벽걸이 헤이퍼로이드의 효과에 대한 조사이다. 예비 결과는 2:1 종횡비 에 대한 획득되었습니다. 실험 테스트 섹션의 회로도가 도 1에표시됩니다. 모델 용종은 레이놀즈 숫자6,000-9,000에 이르는 꾸준한 흐름 조건에서 테스트되었습니다. 오일 흐름 시각화 결과는 그림 3 및 4에표시됩니다. 도 3은 흐름이 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하는 안정적인 조건에서 모델 용형의 등등 측정 보기를 제공합니다. 폴리프의 농축 오일 라인 업스트림(용형포의 왼쪽) 및 용포 표면에서 분리선을 표시한다. 대립의 하류(오른쪽)에 있는 큰 농축 오일 영역은 하류 헤어핀 소용돌이의 다리를 형성하는 두 개의 역회전 소용돌이 튜브에 대한 부착 지점인 도성 농도 노드를 제시한다. 도 4는 9,000의 레이놀즈 수에서 위에서 아래로 이동하는 흐름과 함께 크로스 흐름에서 모델 용형의 상단 뷰를 표시합니다. 첨부 노드는 모델 보컬 폴드 폴리프(아래)에 표시되는 다운스트림(아래)입니다. 유동 조건에 대한 유동 시각화 결과는 다른 벽 장착물체18,24,29,40과같이 프로튜브트랜스의 모델 폴립 및 헤어핀 vortices 하류의 말굽 소용돌이 시스템의 형성을 확인한다.
6,300의 레이놀즈 수(평균 속도 7.01m/sec 기준)와 1.2 x10-3의스트라우할 수로 인해 공간 및 측두압 변동이 발생합니다. 불안정한 흐름은 0.6Hz의 주파수에서 2.29m/sec ± 진동합니다. 그림 5는 단일 진동 주기에 걸쳐 상류 및 다운스트림 압력 측정을 표시합니다. 빨간색 선(위치 번호 3에 위치)은 폴립의 하류로 직접 역류 영역에서 가장 낮은 압력의 위치를 나타냅니다. 개별 압력 트랜스듀서 값은 사이클 전반에 걸쳐 변화하는 것으로 나타났으며 트랜스듀서 위치 간의 압력 차이는 사이클 위치의 함수로서 다양하므로 속도를 의미합니다.
그림 1. 풍터널 테스트 섹션 회로도. a.) 왼쪽의 흐름 입구와 오른쪽에 있는 콘센트가 표시된 전체 테스트 섹션입니다. b.) 2:1 종횡비 벽장착된 탈착식 테스트 단면 바닥 플레이트의 클로즈업 회로도는 프롤레이트 헤로이드를 장착한다. 큰 이미지를 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 2. 7.5배 스케일업 구동 보컬 접이식 모델의 내측 표면에 장착된 모델 보컬 폴드 폴리프의 속도 필드 다운스트림. 연동구동 보컬 폴드 모델 회로도가 자유 스트림 흐름 방향을 표시합니다. b.) c.) 내측 표면에 장착된 모델 용형의 7.5mm 하류에서 y-z 평면에서 음경 사이클 동안 두 개의 순간으로 횡단 속도 필드. 속도 필드는 속도 크기14의벡터 플롯으로 플롯됩니다. 큰 이미지를 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 3. 크로스 플로우(Re= 9,000)에서 벽걸이 성 프래트 헤리페로이드(즉, 모델 보컬 폴드 폴리프)의 이소메트릭 뷰. 기본 업스트림 분리 선은 용모의 어두운 줄 업스트림(왼쪽)으로 표시됩니다. 두 개의 vorticity 농도 노드는 벽 마운트 prolate hemispheroid의 가까운 여파로 위치합니다. 큰 이미지를 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 4. 크로스 플로우의 프롤레이트 헤미세로이드용 오일 흐름 시각화 이미지(Re=9,000). 개체 뒤에 재순환 소용돌이로 인해 폴립의 측면에서 하류로 확장되는 어두운 선이 부착점까지 수렴됩니다. 기본 업스트림 분리 선, 헤미스페로이드 분리 선, vorticity 농도 노드 및 다운스트림 부착 노드의 위치가 식별됩니다. 큰 이미지를 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 5. 6,300의 평균 속도와 벽에 1.2 x10-3의 스트라우할 수에 따라 레이놀즈 번호에서 불안정한 흐름의 단일 사이클의 상류 및 다운스트림 압력 측정은 프롤레이트 헤리로이드를 장착했다. 측정된 압력 변환기 사이에서 공간 및 측두압 차가 관찰되었다. 큰 이미지를 보려면 여기를 클릭하십시오.
비디오 1: Stewart_JoVE_Video_1_Title.wmv보려면 여기를 클릭하십시오.
비디오 2: Stewart_JoVE_Video_2.avi보려면 여기를 클릭하십시오.
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Discussion
기하학적 프로튜브에서 vortical 구조의 형성과 전파를 이해하고 보컬 폴립과 결절의 처리를 진행하기 위해 통찰력과 모델을 제공하기 위해 보컬 폴레역학을 구동 공기역학 적재에 미치는 후속 효과를 이해합니다. 본 실험에서 모델 용형포에 의한 공기역학적 하중의 변화는 폴립13,41을가진 환자에서 관찰되는 불규칙한 보컬 접기 역학에 기여할 것으로 기대된다. 향후 작업에는 입자 이미지 속도 측정을 사용하여 불안정한 유량 조건에서 3차원 유량 분리를 조사하고 표면 흐름 시각화 및 표면 압력 데이터와 결과를 상호 연관시키는 작업이 포함됩니다.
오일 유량 시각화는 피부 마찰 선 및 높고 낮은 속도 영역과 같은 표면 위상학적 특징을 식별하는 데 유용하고 효과적인 기술입니다. 표면 흐름 시각화에서 분리 또는 부착 선 및 노드의 분류는 임계점 이론24,40,42에기초하여 복잡한 3차원 흐름의 분리 및 부착 영역의 소용돌이 골격이라고도 하는 토폴로지 맵을 구성하는 중요한 단계이다. 오일 유량 시각화는 주로 정성적 측정이기 때문에 오일 유량 시각화의 질적 결과가 표면 압력 및 PIV 측정에서 정량적 결과와 결합되어야 합니다. 토폴로지 맵의 개발은 3차원 유량 구조를 이해하고 식별하고 오일 흐름 시각화 결과를 PIV 측정 결과에 연결하는 데 도움이 됩니다.
유류 시각화 기술의 한계에는 표면 압력 측정 또는 입자 이미지 속도 측정 데이터를 사용하여 동시 오일 흐름 시각화 데이터를 습득할 수 없으며, 불안정한 흐름으로 인한 임계 점의 위치에서 불안정성과 움직임을 추적하는 기술의 제한된 능력이 포함됩니다. 최적의 유류 시각화 혼합물은 실험별 파라미터에 따라 검사 속도에 기초하여 혼합물의 점도 및 표면 장력을 조절하기 위해, 조사해야 할 문제 및 시험 표면 특성에 따라 달라집니다. 오일 혼합물이 원하는 속도로 흐르기 시작하고 적당한 시간 후에, 표면이 남아있는 줄무늬 표면 패턴으로 상대적으로 건조해야한다는 것이 중요합니다. 다양한 조건에 사용할 후보 오일 및 안료 목록에 대한 Merzkirch26을 참조하십시오. 특정 실험 파라미터에 기초하여 잘못된 혼합물은 표면 바닥에 너무 많은 안료가 증착되어 명확한 줄무늬가 발생하지 않거나 충분한 안료가 증착되어 줄무늬와 같은 패턴을 초래하지 않을 수 있습니다. 시험 단면 바닥에 혼합물을 적용할 때, 저자는 다른 조사자가 사용한 방법인 표면에 혼합물을 페인트하는 대신 혼합물을 분사하는 것이 가장 좋습니다. 혼합물을 표면에 페인팅하면 응용 프로그램으로 인해 추가 줄무늬 선이 발생했습니다.
이 작품에서 표면 오일 필름 시각화 기술은 꾸준한 유동 조건에서 구현된다(비디오1). 꾸준한 흐름 테스트 조건은 일반적으로 흐름의 서 있는 구조로 인해 매우 선명한 이미지를 생성합니다. 그러나 오일 필름 시각화도 불안정한 유동 조건에서 수행되고 있습니다. 저자는 현재 불안정한 흐름 조건하에서 캡처된 이미지와 이 기술의 유효성에서 추가 정보를 얻을 수 있는지 조사하고 있습니다. 불안정한 흐름 테스트 조건은 단일 진동 주기 전반에 걸쳐 유동 기능을 강화하고 약화시다. 이러한 이유로 풍동과 불안정성 발전기가 작동함에 따라 동적 오일 시각화 영역의 고속 이미지가 획득됩니다.
불안정한 흐름에서 벽 장착 하미스페로이드에서 3차원 유동 분리를 조사하고 가까운 여파로 벽 압력이 발생하여 불안정한 3차원 유동 분리에 대한 우리의 이해가 근본적으로 향상됩니다. 음성 응용 프로그램 외에도 이 기술은 코스트 샌드 사구 관리, 열교환기 설계의 이차 흐름 향상, 질량 전달 및 풍력 에너지의 가능한 응용 을 제공합니다.
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Disclosures
저자는 공개 할 것이 없습니다.
Acknowledgments
이 작품은 국립 과학 재단에 의해 지원됩니다, 그랜트 번호. CBET-1236351 및 GW 바이오미메틱및바이오영감공학센터(COBRE).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Rapid Prototyper | Objet | Objet24 | Tray Size (X xY x Z): 240 x 200 x 150 mm Build layer thickness = 28 µm Accuracy = 0.1 mm Build Resolution: X-axis: 600 dpi, Y-axis: 600 dpi, Z-axis: 900 dpi |
| Rapid Prototyper Model Material | Objet | VeroWhite Plus Fullcure 835 | |
| Rapid Prototyper Support Material | Objet | FullCure 705 Support | |
| Copy Toner | Xerox | ||
| Kerosene | Sunnyside | ||
| Baby Oil | Johnson's | ||
| Adhesive Paper | Con-Tact Brand | White adhesive covering | |
| Tygon Tubing | Tygon | PVC Tubing | 1/16 in ID, 3/16 in OD |
| Pressure Scanner (16 channel) | Scanivalve | DSA3217 | Used for gas pressure measurements Pressure range = ±5 in H2O Full scale accuracy = ±0.3% full scale accuracy. Maximum scan rate = 500 Hz/channel |
| Stainless Steel Tubulations | Scanivalve | TUBN-063-1.0 | 0.063 in Diameter and 1 in Length |
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