آموزش شبیه سازی انتشار ویروس کرونا درون فضای داخلی خودروی سواری بر اثر سرفه سرنشین مبتلا به بیماری کرونا

آموزش شبیه سازی انتشار ویروس کرونا درون فضای داخلی خودروی سواری بر اثر سرفه سرنشین مبتلا به بیماری کرونا


500,000 تومان

آخرین بروزرسانی : 30 آذر, 1400

بررسی اجمالی محصول

با خرید این محصول، ویدئوی آموزش شبیه سازی انتشار ویروس کرونا درون فضای داخلی خودروی سواری بر اثر سرفه سرنشین مبتلا به بیماری کرونا در نرم افزار ansys fluent به همراه فایل شبکه بندی آن (msh.) را دریافت خواهید کرد.


تمامی محصولات شامل فایل های Geometry و Mesh بوده و آموزش محصولات به صورت یک جلسه آنلاین یک ساعته خواهد بود.

نقد و بررسی : آموزش شبیه سازی انتشار ویروس کرونا درون فضای داخلی خودروی سواری بر اثر سرفه سرنشین مبتلا به بیماری کرونا

شرح مسأله

بیماری کرونا (covid 19) به عنوان بزرگ ترین چالش کنونی بشر در جهان شناخته شده و قدرت سرایت بالای این بیماری بسیار مشکل زاست. سرفه یا عطسه فرد مبتلا به کرونا بدون ماسک در یک فضای بسته موجب پخش ویروس های این بیماری در آن فضا می گردد. یکی از توصیه های مهم پزشکان در رابطه با جلوگیری از انتقال بیماری بین افراد، حفظ فاصله اجتماعی بین افراد در فضاهای بسته کوچک می باشد. فضای درونی یک خودروی سواری می تواند موجب انتقال ویروس بین سرنشینان آن خودرو گردد. در این پروژه سعی شده است که براساس روش CFD و با استفاده از نرم افزار ansys fluent به شبیه سازی انتشار ذرات ویروس از دهان یک بیمار ناقل کرونا درون فضای داخلی یک خودرو پرداخته شود. هدف از کار حاضر، بررسی قدرت انتشار ذرات ویروس درون فضای داخلی خودرو می باشد. برای شبیه سازی حاضر، از مدل فاز گسسته (discrete phase model or DPM) استفاده شده است؛ زیرا این مدل به ما امکان می دهد تا توده ای از ذرات را به صورت گسسته و یا ذره به ذره در یک فضای دارای سیال پیوسته بررسی نماییم. با توجه به انتخاب این مدل، ذرات مرطوب ویروس ترشح یافته­ از دهان بیمار به عنوان فاز گسسته و جریان هوای درون خودرو به عنوان فاز پیوسته محسوب می شوند. مدل­های فیزیکی ذرات گسسته تعریف شده در این شبیه سازی شامل کوپلینگ توربولانسی دوطرفه (two-way turbulence coupling) به معنای تعامل دوطرفه بین فاز پیوسته و گسسته (یعنی علاوه بر اثرپذیری فاز گسسته از فاز پیوسته (با فعال کردن حالتinteraction with continuous phase)، فاز گسسته نیز بر فاز پیوسته اثر می گذارد)، تصادف و برخورد کاتوره ای (stochastic collision) به معنای برخورد نامنظم قطرات با یک دیگر، بهم آمیختگی (coalescence) به معنای ترکیب قطرات با همدیگر، و انهدام (breakup) به معنای فروپاشی قطرات، می باشند. همچنین نوع رفتار فاز گسسته به صورت وابسته به زمان و با گام زمانی 0.001 s (با فعال کردن حالت unsteady particle tracking) خواهد بود. پس از فعالسازی مدل فاز گسسته، باید فرایند تزریق (injection) نیز تعریف گردد که تعیین کننده­ی نوع و کیفیت ذرات گسسته تزریق شده درون مدل است. در این مدل، ذرات تزریق از نوع قطره ای (droplet) تعریف می شوند؛ بدین ترتیب که ماده آب به عنوان قطره و بخار آب به عنوان گونه گازی تبخیر کننده تعریف می گردند. نوع تزریق به صورت سطحی (surface) و از طریق سطح مربوط به دهان (mouth) فرد بیمار انجام می گیرد. طبق این تعریف از تزریق، ذرات ویروس حاصل از سرفه انسان به حالت فیزیکی قطره های آبی که در حال تبخیر در فضا هستند، از دهان فرد بیمار خارج می شوند. این ذرات قطره ویروس دارای دمای برابر با 310 K، سرعت برابر با 30 m.s-1، و دبی برابر با 0.012 kg.s-1 است که در فاصله زمانی 0 s تا 0.1 s انتشار می یابند. اندازه قطر ذرات ویروس در حین انتشار دارای مقدار ثابت نبوده و روش توزیع rosin-rammler-logamethric برای سایز قطرها در نظر گرفته شده که به دنبال این روش و تبعیت از فرمولاسیون مربوط به آن، باید مقادیر مربوط به سایز قطر مینیموم، ماکزیموم و میانی، پارامتر نمایی پخش (spread) و تعداد قطرها در هر تزریق تعیین شوند. باید توجه کرد که حالت قطره زمانی اعمال می شود که مدل گونه ها (species) نیز فعال شده باشد. در این مدل، حالت گونه های انتقالی (species transport) شامل سه گونه گازی مختلف از جمله اکسیژن (O2)، نیتروژن (N2) و بخار آب (H2O) فعال شده است و بدین ترتیب فضای کاری مدل ما در اطراف فرد بیمار دارای جریان هوا خواهد بود. شرایط مرزی مربوط به مدل فاز گسسته بدین صورت تعریف می شود که ذرات در مرز مربوط به دهان فرد بیمار دارای حالت secape به معنای عبور ذرات از این مرز، و در مرزهای مربوط به بدن فرد بیمار و تمام دیواره های داخلی خودرو دارای حالت trap به معنای گیر افتادن و تجمع یافتن ذرات در این مرزها می باشند. فرایند شبیه سازی حاضر به صورت ناپایا و در یک بازه­ی زمانی به مدت  s0.25 با گام زمانی برابر با 0.0025 s انجام گرفته است.

 

 

 

گام اول) ترسیم هندسه و شبکه بندی

مدل حاضر به صورت سه بعدی و با استفاده از نرم افزار design modeler طراحی شده است. هندسه­ مدل شامل یک خودرو می باشد اما از آنجایی که هدف کار، حاضر بررسی رفتار ذرات گسسته ویروس درون فضای داخلی خودرو می باشد؛ فقط فضای مربوط به کابین داخلی خودرو به عنوان ناحیه محاسباتی تعریف شده است. همچنین یک فرد بیمار به عنوان سرنشین خودرو بر روی صندلی خودرو طراحی شده است که این فرد به عنوان منبع انتشار ویروس ناشی از سرفه تعریف شده است. از این رو، سطح مربوط به دهان انسان بیمار با شرط مرزی Mouth متمایز شده است؛ زیرا این سطح به عنوان سطح مرجع انتشار ویروس به صورت فاز گسسته در این مدل فرض شده است.

 

 

شبکه بندی به صورت سه بعدی و با استفاده از نرم افزار ansys meshing انجام گرفته است. شبکه بندی به صورت بدون سازمان انجام گرفته و تعداد سلول های تولیدی در این مدلسازی برابر 290403 است.

 

 

گام 2) مراحل شبیه سازی

برای شبیه سازی مدل حاضر، چند فرض در نظر گرفته شده است که عبارتند از:

  • شبیه سازی مبتنی بر فشار (pressure-based) صورت گرفته است.
  • شبیه سازی در هر دو حالت سیالاتی و انتقال حرارتی انجام گرفته است.
  • مدل حاضر از نظر زمانی ناپایا (unsteady) می باشد؛ زیرا هدف مسأله، تعقیب ذرات مربوط به فاز گسسته در گذر زمان است.
  • اثر گرانش زمین (gravity) بر روی سیال برابر -9.81 m.s-2 و در راستای محور z در نظر گرفته شده است.

 

خلاصه ای از مراحل تعریف مسأله و تعریف حل آن در جدول زیر آمده است :

 

 

گام سوم) نتایج نهایی

پس از پایان فرایند حل، دنباله ذرات ویروس انتشار یافته (particle tracking) در بازه های زمانی مختلف از فرایند شبیه سازی مذکور به دست آمده است. این دنباله­ی ذرات براساس مدت زمان ماندگاری ذرات (residence time) و اندازه قطر ذرات حاصل شده است.

 

 

 

 

 

دیدگاه

دیدگاهی ثبت نشده.

اولین نفری باشید که نظر می دهید برای “آموزش شبیه سازی انتشار ویروس کرونا درون فضای داخلی خودروی سواری بر اثر سرفه سرنشین مبتلا به بیماری کرونا”