Analisi CFD del flusso interno a caschi per ventilazione assistita

La tesi si articola in un contesto biomedicale di notevole interesse: la ventilazione assistita tramite casco a pressione positiva. Questa metodologia di cura rappresenta una nuova strada nel trattamento delle malattie respiratorie e, in quanto tale, ha ancora notevoli margini di miglioramento. L'elaborato esplora, tramite simulazioni di carattere fluidodinamico, il funzionamento del casco per ventilazione assistita, evidenziandone vantaggi e svantaggi, principali criticità e corrispettive proposte risolutive. Dopo aver illustrato la fisica del problema tramite adeguate spiegazioni di natura teorica, si riportano le metodologie impiegate per il conseguimento dello scopo. Di seguito ad alcuni rudimenti dell'analisi CFD, viene presentato l'ambiente di lavoro OpenFOAM e ParaView. Le valutazioni, sia di carattere qualitativo che numerico, saranno di fatto essenziali al fine di proporre soluzioni per le principali criticità evidenziate. Per la natura del problema affrontata, l'attenzione è stata focalizzata sull'evoluzione della concentrazione di anidride carbonica all'interno di un flusso turbolento, anche noto come scalare passivo. Una analisi approfondita è il fenomeno del re-breathing, situazione nella quale il paziente respira aria ricca di anidride carbonica. Conseguentemente, si propongono soluzioni riguardo alla riduzione della portata d'aria e del rumore intrinseco della macchina. Si è notato che un' analisi CFD può permettere una maggior comprensione dei fenomeni appena citati e, quindi, una conseguente esplorazione delle possibili soluzioni. La tesi evidenzia come un' opportuna ri-modellazione della geometria del casco e un adeguamento del flusso e del suo indirizzamento verso le vie aeree del paziente, possano, a tutti gli effetti, migliorare considerevolmente le performance del dispositivo.