Comparative Analysis of Mathematical and Natural Models in Determining the Coefficient of Aerodynamic Nose Drag

Authors

  • Ya. Nosova Kharkiv National University of Radio Electronics
  • O. Avrunin Kharkiv National University of Radio Electronics
  • N. N. Shushlyapina Kharkiv National Medical University
  • Ibrahim Younouss Abdelhamid Kharkiv National University of Radio Electronics
  • Alofy Bander Aly Saed Kharkiv National University of Radio Electronics

DOI:

https://doi.org/10.31649/1681-7893-2021-42-2-33-43

Keywords:

nasal breathing, inhalation aerodynamics, air flow, pressure drop, full-scale model, rhinomanometry

Abstract

The paper presents a comparative analysis of mathematical and full-scale models in determining the aerodynamic nose drag coefficient. The aim of the work is to assess the adequacy of mathematical and natural models in determining the aerodynamic nose drag coefficient to assess the possibilities of developing an approach for computer planning of rhinosurgical interventions based on the study of the geometric and functional characteristics of real personalized models of the internal structure of the upper respiratory tract according to the diagnostic data of computed tomography. According to the results of experimental tests of a full-scale model obtained by 3D printing, it is possible to calculate the value of the aerodynamic nose drag coefficient by obtaining the pressure drop values - total losses for the corresponding given air flow rates. The discrepancy between the values of the aerodynamic nose drag coefficients in this case did not exceed 15% and is explained by methodological errors associated with the approaches in calculating the aerodynamic model of the nasal cavity, in particular, the impossibility of taking into account all local disturbances and their mutual influence, and the properties of the plastic surface of the air channels of the full-scale model during experimental tests.

References

Avrunin O.H., Bodyansʹkyy YE.V., Semenetsʹ V.V., Filatov V.O., Shushlyapina N. O. Informatsiyni tekhnolohiyi pidtrymky pryynyattya rishenʹ pry vyznachenni porushenʹ nosovoho dykhannya. Kharkiv : KHNURE, 2018. 132 s URL: https://doi.org/10.30837/978-966-659-235-7

Suchasni metody diahnostyky respiratorno-olʹfaktornoyi funktsiyi: monohrafiya / O.H. Avrunin, YA.V. Nosova, V.V. Semenetsʹ, V.O. Filatov, N. O. Shushlyapina. Kharkiv : KHNURE, 2021. 150 s. ISBN 978-966-659-300-2

Kompʺyuterne planuvannya maloinvazyvnykh vtruchanʹ v oftalʹmolohiyi ta neyrokhirurhiyi / O. H. Avrunin, D. V. Kukharenko, V. O. P'yatykop, V. V. Semenetsʹ, M. YU. Tymkovych, V. O. Filatov. – Kharkiv: KHNURE, 2020. – 160 s.

P'yatykop, V. O. Suchasni tekhnolohiyi fantomnoho modelyuvannya v neyrokhirurhiyi yak riznovyd symulyatsiynoho navchannya likariv-neyrokhirurhiv / V.O. P'yatykop, O.H. Avrunin, M.YU. Tymkovych, I.O. Kutovyy, I.O. Polyakh //Materialy navchalʹno-metodychnoyi konferentsiyiSymulyatsiyne navchannya v systemi pidhotovky medychnykh kadriv, Kharkiv, KHNMU.– 2016.–S.136-138.

The surgical navigation system with optical position determination technology and sources of errors // O.G. Avrunin, M. Alkhorayef, H.F.I. Saied, M.Y. Tymkovych // Journal of Medical Imaging and Health Informatics. – 2015. –Vol. 5. – P. 689–696.

Matula С. Intra-operative CT andimage-guidedsurgery: anintroduction / С. Matula // Medicamundi.– 1998.– Vоl. 42.– № 1.– Р. 2-5.

Avrunin, O., Tymkovych, M., Drauil, J. Automatized technique for three- dimensional reconstruction of cranial implant based on symmetry (2015) Information Technologies in Innovation Business Conference, ITIB 2015 –Proceedings, pp.39-42.

Mlynski G. Nasal Physiology and Pathophysiology of Nasal Disorders. InNasal Physiology and Pathophysiology of Nasal Disorders / Ed. T. Metin Цnerci.– Springler, 2013. – pp 257-272.

Gritzenmacher S, Mlynski R, Lang C, Scholz S, Saadi R, Mlynski G, The Nasal Airflow in Noses with Septal Perforation: A Model Study// ORL. Rhinology. – 2005. Rhinology. – № 67. Rhinology. – Р. 142-147.

Tymkovych, M.Y., Avrunin, O.G. Farouk, H.I. Reconstruction method of the intact surface of surgical accesses. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2014, 9(70), 37- 41.

Avrunin O. G., Averʹyanova L. A., Bykh A. I., Golovenko V. M., Sklyar O. I. Metodika sozdaniya virtualʹnykh sredstv imitatsii raboty rentgenovskogo kompʹyuternogo tomografa. Tekhnicheskaya elektrodinamika. Tem. Vyp. Kiyev, 2007. T. 5, S. 105–110.

Avrunin O.G. Using a priori data for segmentation anatomical structures of the brain / O.G. Avrunin, M.Y. Tymkovych, S.P. Moskovko, et. al. Przegląd Elektrotechniczny: doi:10.15199/48.2017.05.20. V. 93-5. 2017. P. 102-105.

Avrunin O.G. Opyt razrabotki programnogo obespecheniya dlya vizualizatsii tomograficheskikh dannyakh. Vísnik NT «KHPÍ». 2006. № 23. S. 3-8.

Avrunin O. G. Obosnovaniye osnovnykh mediko-tekhnicheskikh trebovaniy dlya proyektirovaniya mnogofunktsionalʹnogo rinomanometra / O. G. Avrunin, A. I. Bykh, V. V. Semenets // Funktsionalʹnaya komponentnaya baza mikro-, opto- i nanoelektroniki : sb. nauch. tr. ÍÍÍ Mezhdunar. nauch. konf., 28 sent. − 2 okt. 2010 g. – KH. ; Katsiveli : KHNUR•E, 2010. – S. 280-281

Avrunin, O.G.; Nosova, Y.V.; Pavlov, S.V.; and etc. Possibilities of Automated Diagnostics of Odontogenic Sinusitis According to the Computer Tomography Data. Sensors 2021, 21, 1198. https://doi.org/10.3390/ s21041198 (Q2).

Avrunin, O.G.; Nosova, Y.V.; Pavlov, S.V.; Shushliapina, N.O.; and etc. Research Active Posterior Rhinomanometry Tomography Method for Nasal Breathing Determining Violations. Sensors 2021, 21, 8508. doi: 10.3390/s21248508, https://www.mdpi.com/1424-8220/21/24/8508

Correlation of nasal morphology and respiratory function / G.Mlynski, S. Grutzenmacher, S. Plontke et al.// Rhinology.– 2001. Rhinology.– № 39(4). Rhinology. – 197-201.

Wójcik W., Pavlov S., Kalimoldayev M. Information Technology in Medical Diagnostics II. London: (2019). Taylor & Francis Group, CRC Press, Balkema book. – 336 Pages.

Vogt, K. 4-Phase-Rhinomanometry Basics and Practice / K. Vogt, A. A. Jalowayski // Rhinology. – 2010. – № 21. – P. 1–50.

Downloads

Abstract views: 128

Published

2022-10-24

How to Cite

[1]
Y. . Nosova, O. Avrunin, N. N. Shushlyapina, I. Y. . Abdelhamid, and A. B. Aly Saed, “Comparative Analysis of Mathematical and Natural Models in Determining the Coefficient of Aerodynamic Nose Drag”, Опт-ел. інф-енерг. техн., vol. 42, no. 2, pp. 33–43, Oct. 2022.

Issue

Vol. 42 No. 2 (2021)

Section

Biomedical Optical And Electronic Systems And Devices

Metrics

Downloads

Download data is not yet available.

License

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
  2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).

Most read articles by the same author(s)