آموزش شبیه سازی تنفس افراد مبتلا به کرونا درون کلاس درس

آموزش شبیه سازی تنفس افراد مبتلا به کرونا درون کلاس درس


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 کلاس درس در 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 کلاس درس

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 در یک محیط بسته عمومی موجب انتقال بیماری به افراد مجاور خود در آن محیط می شود. یکی از توصیه های مهم پزشکان در رابطه با جلوگیری از انتقال بیماری بین افراد، حفظ فاصله مناسب بین افراد در این گونه اماکن است. به عنوان مثال، فاصله کم بین صندلی دانشجویان دانشگاه یا دانش آموزان مدرسه در یک کلاس درس 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 دانشجویان بیمار ناقل کرونا درون کلاس درس پرداخته شود. این مدل شامل یک فضای محاسباتی به شکل یک کلاس درس و صندلی های درون آن می باشد که بر روی هر یک از صندلی ها یک دانشجو مدل شده است؛ به طوری که برای هر یک از این دانشجویان، مرزی تحت عنوان دهان به عنوان منبع تنفس و انتقال ویروس تعریف شده است. هدف از کار حاضر، بررسی اثرگذاری سیستم تهویه تعبیه شده در کلاس درس برای از بین بردن هوای آلوده و پاکسازی هوا می باشد. در این پروژه از سیستم تهویه ای استفاده شده است که دارای چند دریچه مخصوص ورود جریان هوای تازه از سقف کلاس درس و چند پنل مخصوص خروج جریان هوای کهنه در پایین دیوارهای جانبی کلاس است. 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. 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 دانشجویان (mouth) انجام می گیرد. براساس تعریف تزریق، ذرات 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 0.00002 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 در کلاس درس دارای حالت escape به معنای عبور ذرات از این مرزها، و در مرز مربوط به بدن همه افراد و بدنه صندلی ها و دیوارهای جانبی کلاس درس دارای حالت trap به معنای گیر افتادن و تجمع یافتن ذرات در این مرزها می باشند. همچنین سیستم تهویه و گردش هوای درون این کلاس درس بدین صورت است که جریان هوای تازه به عنوان سیال پیوسته از چند دریچه تعبیه شده بر روی سقف کلاس درس با سرعتی برابر با 0.4 m.s-1 و دمایی برابر با 293 K وارد محیط کلاس می گردد؛ در حالی که جریان هوای کهنه شده درون کلاس درس از چند پنل خروجی موجود در پایین دیوارهای جانبی کلاس درس 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 کلاس درس به طول و عرض برابر با 9.5 m و 6.75 m و ارتفاع برابر با 3 m می باشد. درون فضای داخلی کلاس درس، یک استاد به همراه تعداد 25 نفر دانشجوی نشسته بر روی صندلی طراحی شده است. سیستم تهویه این کلاس درس بدین ترتیب طراحی شده است که دارای هشت پنل مخصوص ورود جریان هوای تازه بر روی سقف اتاق می باشد و چهار پنل جانبی در پایین پای هر یک از دیوارهای جانبی این کلاس می باشد. همچنین برای هر یک از دانشجویان نشسته بر روی صندلی، مرزی به عنوان دهان تعریف شده است که به عنوان محل تنفس هوای آلوده افراد 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 2745511 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) در بازه زمانی 60 s به دست آمده است. همچنین کانتورهای دو بعدی و سه بعدی مربوط به دما و سرعت هوا درون فضای داخلی کلاس حاصل شده اند. کانتورهای دو بعدی در مقطعی ترسیم شده اند که دربرگیرنده یک ردیف از دانشجویان است. ضمناً خطوط مسیر جریان در حالت سه بعدی نیز به دست آمده اند.

 

 

 

دیدگاه

دیدگاهی ثبت نشده.

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