Abstract
Obstruktiv søvnapné (OSA) er en tilstand som midlertidig blokkerer luftstrømmen gjennom de øvre luftveiene under søvn for de som er rammet. Denne vanlige tilstanden kan redusere søvn og livskvalitet, og til og med føre til alvorlige helseproblemer. Fenomenet er fysisk komplekst og har blitt undersøkt av forskere fra ulike
disipliner for å forstå OSA bedre og undersøke behandlingsmetoder. Venturi-effekten som oppstår i de trange passasjene i de øvre luftveiene kan være ansvarlig for utbruddet av OSA. Anta at trykkforskjellen mellom innsiden og utsiden av det myke og fleksible øvre luftveisvevet er tilstrekkelig høyt. Dette kan føre til at luftveiene deformerer seg og kollapser og dermed hindrer luft fra å strømme gjennom denne delen av de øvre luftveiene. Den sterke interaksjonen mellom fluidet og strukturen rundt gjør at fluid-struktur interaksjon (FSI) modellering er svært relevant for å forstå dette fenomenet. Målet med denne oppgaven er derfor å modellere fluid-struktur interaksjonen i et kollapsbart rør. På grunn av kompleksiteten til numerisk FSI-modellering er det valgt en enkel rørgeometri, fremfor kompleks øvre luftveisgeometri, både for enkelhets skyld og for å kunne verifisere modellen med tidligere arbeider. Fluidstrøm med Re = 128 gjennom et rør, hvor en del av røret består av lineært elastisk og fleksibelt materiale, er modellert i Ansys Workbench 2021R2 [12]. Oppførselen til røret er modellert med Ansys Mechanical 2021R2 [8] og fluidstrømningen med Ansys Fluent 2021R2 [5]. De to domenene kobles sammen gjennom Ansys System Coupling 2021R2 [11] ved å overføre data mellom domenenes delte overflate. Resultatene har blitt sammenlignet med resultater fra Hazel og Heil [30], Huang [33], og Marzo et al. [45], og viser utmerket samsvar. Med disse resultatene anses modellen laget i Ansys Workbench [12] å være verifisert og programvaren viser seg å ha sin evne til å løse dette FSI-problemet er. Noen ekstra simuleringer er også gjort for å undersøke effekten av størrelse på mesh, konvergenskriterier og Reynolds-tall. Selv om dette problemet er løst av andre tidligere, er verdien av å kunne løse det i en kommersiell programvare sammenlignet med modeller basert på egenskrevne koder for spesifikke prolem, at parametre, geometri, og grensebetingelser enklere kan modifiseres. Etter hvert vil målet være å modellere realistiske luftveier og predikere utfallet av operasjoner på OSA-pasienter.