Premier CFD avec Flowgy

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Écrit par
Aurélien RUMIANO

Introduction

Tout d’abord, qu’est-ce que Flowgy ? Flowgy est un logiciel dédié à la CFD de la cavité nasale, doté d’outils de chirurgie virtuelle. Dans cet article, je comparerai les résultats obtenus avec mon logiciel industriel (Onshape et Simscale) à ceux obtenus avec Flowgy. Je tiens à remercier le Pr Manuel Burgos de m’avoir prêté le logiciel et d’avoir répondu à toutes mes questions.

Simscale - lignes de courant - côté gauche
Flowgy® www.flowgy.com - lignes de courant - côté gauche

J’ai réglé la vitesse maximale à 3,25 m/s dans les deux logiciels. Nous pouvons voir la même chose : la majeure partie du flux d’air passe par le méat moyen. Notez que dans Flowgy, j’ai simplement affiché le flux d’air dans la cavité nasale gauche afin de voir plus clairement ce qui se passe.

Coupes - vitesse

Simscale - vue en coupe - vitesse maximale de 3,5 m/s (rouge)
Flowgy® www.flowgy.com - vue en coupe - vitesse maximale de 2,5 m/s (rouge)

La principale différence entre les deux vues concerne la vitesse maximale : elle est réglée à 3,5 m/s dans Simscale et à 2,5 m/s dans Flowgy, car je n’ai pas pu régler 3,5 m/s dans Flowgy. Mais nous pouvons voir globalement la même chose : la vitesse du flux d’air est bien plus faible dans le méat inférieur. Il est rassurant de constater la même chose, car cela signifie que le modèle 3D que j’ai dessiné de ma cavité nasale était assez précis.

Contrainte de cisaillement pariétale

L’élément vraiment intéressant dans Flowgy, c’est qu’il fournit d’autres données, dont une particulièrement pertinente dans le contexte de SNV : la contrainte de cisaillement pariétale (WSS). J’ai déjà évoqué le WSS dans d’autres articles. Je vais expliquer plus en détail ce qu’est le WSS et pourquoi cette donnée est particulièrement intéressante dans le contexte de SNV. Le WSS correspond à la pression exercée par le flux d’air sur les parois ; son unité est le pascal (Pa). Plus le gradient de vitesse à proximité de la paroi est élevé, plus le WSS est important. Cette valeur est importante, car c’est le WSS qui permet de percevoir le flux d’air.

Flowgy® www.flowgy.com - côté gauche - Contrainte de cisaillement pariétale - pression max. 1 Pa (rouge)
Flowgy® www.flowgy.com - vue en coupe - Contrainte de cisaillement pariétale - pression max. 1 Pa (rouge)

La pression supérieure à 1 Pa est représentée en rouge. Nous pouvons voir que la WSS maximale se situe principalement dans la partie antérieure ainsi que dans le méat moyen, ce qui correspond à la vitesse du flux d’air. Nous souhaitons donc obtenir une meilleure répartition de la WSS entre les méats moyen et inférieur. C’est ce que je vais essayer de faire avec des implants virtuels dans le prochain article.

Humidité du flux d’air

Flowgy® www.flowgy.com - vue en coupe - humidité min. 70 % (bleu)

Cette vue représente l’humidité du flux d’air. On voit bien sûr qu’elle augmente à mesure que l’air traverse la cavité nasale. On peut constater qu’une partie du flux d’air atteint 92 % d’humidité au niveau de la dernière coupe. Les valeurs ne sont certainement pas très précises. Par défaut, les paramètres de simulation fixent l’humidité de la muqueuse à 100 %, ce qui est un peu optimiste étant donné que la muqueuse est souvent sèche à cause de SNV. Dans le même temps, l’humidité de l’air inspiré est fixée à 20 %, ce qui est pessimiste, car l’air extérieur est souvent plus humide. Ce qui sera intéressant, c’est la comparaison avant/après la pose des implants virtuels ; les paramètres d’entrée ne sont donc pas si importants.

Température du flux d’air

Flowgy® www.flowgy.com - vue en coupe - température min. 300°K (bleu)

Même chose ici pour la température du flux d’air : dans les paramètres de simulation, la température de la muqueuse est fixée à 309,65 K, soit 36,65 °C. Celle de l’air inhalé est fixée à 21,15 °C. La température de la muqueuse est peut-être elle aussi un peu optimiste dans le contexte de SNV. Je pense que l’entrée du nez est plus froide, en raison du manque de muqueuse. Mais je ne peux pas le quantifier, et cela dépendra du caractère plus ou moins agressif de la turbinectomie. Dans cette illustration, la température minimale est fixée à 300 K (27 °C), en bleu.

Conclusion, quelle est la suite ?

Flowgy nous fournit des données vraiment intéressantes qui seront précieuses pour comparer la situation avant et après l’ajout d’implants virtuels. J’en parlerai dans le prochain article, mais je pense qu’en 2022, il n’est plus possible de pratiquer une chirurgie nasale sans avoir auparavant effectué une chirurgie virtuelle pour voir ce qu’elle donnera en termes de flux d’air, de WSS, etc. …
Je vais maintenant essayer de concevoir des implants virtuels afin d’améliorer la répartition du flux d’air, la répartition de la WSS, etc. …

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