آموزش شبیه سازی تنفس افراد مبتلا به کرونا درون هواپیما

آموزش شبیه سازی تنفس افراد مبتلا به کرونا درون هواپیما


750,000 تومان

( آخرین بروزرسانی : 14 شهریور, 1401 )

بررسی اجمالی محصول

با خرید این محصول، ویدئوی آموزش شبیه سازی تنفس افراد مبتلا به کرونا درون هواپیما با نرم افزار ansys fluent به همراه فایل شبکه بندی آن (msh.) را دریافت خواهید کرد.

نقد و بررسی : آموزش شبیه سازی تنفس افراد مبتلا به کرونا درون هواپیما

شرح مسأله

در حال حاضر، بیماری کرونا (covid 19) به عنوان بزرگ ترین چالش بشر در جهان شناخته می شود؛ زیرا این بیماری علاوه بر خطرناک بودن برای سلامت انسان ها، قدرت سرایت و انتقال بالایی بین فرد بیمار ناقل با افراد سالم دارد. تنفس یک فرد مبتلا به کرونا بدون ماسک درون یک فضای بسته موجب انتقال بیماری به افراد مجاور خود می شود. یکی از توصیه های مهم پزشکان در رابطه با جلوگیری از انتقال بیماری بین افراد، حفظ فاصله اجتماعی بین افراد در اماکن مختلف از جمله وسایل حمل و نقل عمومی می باشد. به عنوان مثال، فاصله کم بین صندلی مسافران یک هواپیما می تواند احتمال انتقال بیماری کرونا از فرد ناقل به سایر افراد مجاور را افزایش بدهد. در این پروژه سعی شده است که براساس روش CFD و با استفاده از نرم افزار ansys fluent به شبیه سازی تنفس هوای ویروسی از دهان چند بیمار ناقل کرونا درون هواپیما پرداخته شود. این مدل شامل یک فضای محاسباتی به شکل هواپیما و صندلی های درون آن می باشد که بر روی هر یک از صندلی ها یک مسافر مدل شده است؛ به طوری که برای هر یک از این مسافران، مرزی تحت عنوان دهان به عنوان منبع تنفس و انتقال ویروس تعریف شده است. هدف از کار حاضر، بررسی انتقال ویروس بین مسافران ناشی از تنفس در فواصل کم می باشد. برای شبیه سازی حاضر، از مدل فاز گسسته (discrete phase) 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 با چگالی 1000 kg.m-3 و ظرفیت حرارتی ویژه 1680 j.kg-1K-1 و ویسکوزیته 0.000172 kg.m-1.s-1 و کشش سطحی قطره ای 0.03 n.m-1 از دهان بیمار در حین تنفس ترشح می یابد. فاز گسسته مربوط به ذرات ویروس در حالت پایدار زمانی تعریف شده است. 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 ویروس از نوع ذرات راکد (inert) تعریف می شوند و نوع تزریق به صورت سطحی (surface) و از طریق سطح داخلی مربوط به دهان هر یک از مسافران (inlet-mouth) انجام می گیرد. طبق این تعریف از تزریق، ذرات ویروس ویروس دارای قطر برابر با 0.000001 m، دمای برابر با 308 K، سرعت برابر با 0.05 m.s-1، و دبی برابر با 0.0000221 kg.s-1 است. شرایط مرزی مربوط به مدل فاز گسسته بدین صورت تعریف می شود که ذرات در مرزهای مربوط به دهان افراد بیمار و بخش های ورودی و خروجی جریان هوای تهویه درون هواپیما دارای حالت escape به معنای عبور ذرات از این مرزها، در مرز مربوط به بدن افراد و دیوارهای جانبی هواپیما دارای حالت reflect به معنای انعکاس ذراتی که با این مرز برخورد می کنند، و در مرز مربوط به کف هواپیما دارای حالت trap به معنای گیر افتادن و تجمع یافتن ذرات در این مرز می باشند. همچنین سیستم تهویه و گردش هوای درون هواپیما بدین صورت است که جریان هوای تازه به عنوان سیال پیوسته از بخش تعبیه شده بر روی سقف آهواپیما با سرعتی برابر با 2.36 m.s-1 و دمایی برابر با 292.65 K و از دو بخش تعبیه شده در دو طرف دیوارهای هواپیما دارای سرعتی برابر با 0.3 m.s-1 و دمای برابر با 292.65 K و از بخش های تعبیه شده در زیر صندلی هر یک از مسافرین هواپیما دارای سرعتی برابر با 0.59 m.s-1 و دمای برابر با 292.65 K وارد می گردد؛ در حالی که جریان هوای کهنه شده درون هواپیما از دو بخش خروجی موجود در دو طرف پایین هواپیما به محیط بیرون با فشاری معادل با فشار اتمسفر خارج می گردد.

 

 

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 فضای داخلی یک هواپیما به طول و عرض برابر با 8.5 m و 3.97 m و ارتفاع برابر با 2.2 m می باشد.درون فضای داخلی هواپیما، چند ردیف صندلی به همراه مسافر نشسته بر روی آن طراحی شده است. این هواپیمای طراحی شده دارای چند بخش مخصوص ورود جریان هوای تازه می باشد که شامل یک بخش ورودی در سقف هواپیما و دو بخش ورودی در دو طرف بالای هواپیما و چند بخش تعبیه شده در زیر صندلی هر یک از مسافرین هواپیماست و همچنین دارای دو بخش خروجی در دو طرف پایین هواپیماست. همچنین برای هر یک از مسافران، مرزی به عنوان دهان تعریف شده است که محل تنفس هوای آلوده بیمار محسوب می شود.

 

 

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 1316384 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 پایا (steady) می باشد؛ یعنی ترم زمان در حل مسأله لحاظ نشده است.
  • اثر گرانش زمین (gravity) بر روی سیال برابر 9.81- m.s-2 و در راستای محور y 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) براساس مدت زمان ماندگاری (residence time) و همچنین کانتورهای سه بعدی مربوط به دما و سرعت هوا درون فضای داخلی هواپیما حاصل شده اند.

 

 

دیدگاه

دیدگاهی ثبت نشده.

اولین نفری باشید که نظر می دهید برای “آموزش شبیه سازی تنفس افراد مبتلا به کرونا درون هواپیما”