158 / 2021-09-14 18:20:02
飞沫扩散在长途大巴环境下的CFD模拟及感染风险研究
飞沫扩散,长途大巴,感染风险,新冠聚集性疫情,CFD
摘要待审
罗淇淇 / 中山大学
欧翠云 / 中山大学
杭建 / 中山大学大气科学学院
杨宏宇 / 中山大学
杨霞 / 中山大学
       人体呼出飞沫是呼吸道疾病病原体的重要载体,其在室内的传播是呼吸道疾病传染链中的重要环节。长途巴士由于内置空调、空间封闭以及乘客众多等因素,导致病毒性呼吸道传染病极易在这种情况下进行传播。本文对某次湖南长途巴士内新冠肺炎聚集性疫情事件进行还原性实验,以真实长途巴士为原型构建了一个尺寸为11.4 m × 2.5 m × 2.12 m (长 × 宽 × 高)的模型,并采用真实人体模型,构建非结构化网格,并在人体嘴部和鼻部等重点研究区域进行加密处理(嘴部和鼻部网格大小为0.005m,空调换气口位置网格大小为0.01m, 其余部位为0.05m),模型总共生成5,379,993个网格。利用实验数据作为边界条件,采用CFD方法,考虑了飞沫的蒸发过程,运用拉格朗日方法来研究不同情况下飞沫扩散特性。

       考虑的状况参数包括:环境相对湿度(RH=35%、95%)、车辆行驶速度(VBus=0km/h、30km/h、90km/h)和飞沫初始粒径(示踪气体、5 μm、50 μm和100 μm)。结果表明:环境相对湿度主要影响飞沫的蒸发速率,50 μm大粒径飞沫从人体释放后,在RH = 35%和95%时,蒸发完全分别需要1.6 s,2.1 s,100μm的飞沫在RH=95%时,还未蒸发完全就已经沉积,对飞沫空间分布和最终状态的影响相比于通风量和飞沫粒径的较小;在车辆高速行驶时,飞沫在车厢内扩散更加迅速,范围更广,有大量飞沫扩散到车厢前部和患者另外一侧,并且有较多飞沫从车箱前部通风口排出;车辆静止时,人体热羽流对飞沫扩散影响更明显,飞沫扩散速度更慢, 范围更小,主要集中于患者附近区域,在人体和座位表面沉积比例较大,均达85%以上,但从通风口排出数量较少,导致大量飞沫残留在车厢内,增加了乘客感染的风险;示踪气体可以在整个车厢范围内扩散,证明了远距离空气传播存在的可能性,5 μm小飞沫也有少量扩散到车厢前部,被排出的数量最多, 50 μm和100 μm大飞沫由于受重力主导,沉积比例均达97%以上,这可能增加间接接触传播的可能性,说明大粒径飞沫传播主要在近距离范围内发生。因此为了减少乘客感染风险,应该增加车厢内部的通风量,同时,乘客除了佩戴口罩外,勤洗手也是避免疾病传播的重要方式之一。
重要日期
  • 会议日期

    10月13日

    2021

    10月15日

    2021

  • 09月28日 2021

    初稿截稿日期

  • 10月08日 2021

    注册截止日期

  • 10月31日 2021

    报告提交截止日期

主办单位
中国气象学会
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