آموزش شبیه سازی پیشگیری از انتقال ویروس کرونا از دهان بیمار با استفاده از شیلد

آموزش شبیه سازی پیشگیری از انتقال ویروس کرونا از دهان بیمار با استفاده از شیلد


750,000 تومان

( آخرین بروزرسانی : 14 شهریور, 1401 )

بررسی اجمالی محصول

با خرید این محصول، ویدئوی آموزش شبیه سازی پیشگیری از انتقال ویروس کرونا از دهان بیمار با استفاده از شیلد در نرم افزار ansys fluent به همراه فایل شبکه بندی آن (msh.) را دریافت خواهید کرد.

نقد و بررسی : آموزش شبیه سازی پیشگیری از انتقال ویروس کرونا از دهان بیمار با استفاده از شیلد

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. یکی از توصیه های مهم پزشکان در رابطه با جلوگیری از انتقال بیماری بین افراد، استفاده از ماسک یا شیلد مخصوص در فاصله های اجتماعی پایین می باشد. 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 در زمان صحبت کردن و جلوگیری از انتقال آنها به صورت فرد دیگر با استفاده از یک شیلد پرداخته شود. هدف از کار حاضر، بررسی میزان اثرگذاری استفاده از شیلد یا ماسک به عنوان یک حائل بر روی صورت فرد ناقل ویروس در برابر انتشار ذرات ویروس 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 ویروس ترشح یافته­ از دهان بیمار به عنوان فاز گسسته و جریان هوای آزاد در ناحیه محاسباتی به عنوان فاز پیوسته محسوب می شوند. 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 کننده­ نوع و کیفیت ذرات گسسته تزریق شده درون مدل است. در این مدل، ذرات انتشاری از نوع راکد (inert) تعریف می شوند و نوع تزریق به صورت سطحی (surface) بوده و از طریق سطح مربوط به دهان (mouth) فرد بیمار انجام می گیرد. این ذرات ویروس دارای قطر ثابت برابر با 0.000001 متر و دارای دمایی برابر با 310 کلوین می باشد که در فاصله زمانی 0 تا 20 ثانیه انتشار می یابند. برای تعریف سرعت و دبی ذرات ویروس خروجی از دهان مبتلا به کرونا، از یک profile معین استفاده شده است. درواقع این پروفایل بیانگر مقدار سرعت و دبی ذرات انتشاری در زمان صحبت کردن می باشد؛ بدین ترتیب که این ذرات ویروس به صورت وابسته به زمان از دهان فرد بیمار خارج می شود. پروفایل مخصوص سرعت ذرات به صورت تابعی سینوسی با ماکزیموم سرعت برابر با 0.33 متربرثانیه تعریف شده است و مقدار دبی ذرات نیز با نسبتی مشخص نسبت به سرعت ذرات تعریف شده اند. همچنین شرایط مرزی مربوط به مدل فاز گسسته بدین صورت تعریف می شود که ذرات در مرز مربوط به دهان فرد بیمار دارای حالت escape به معنای عبور ذرات از این مرز می باشد و در مرزهای مربوط به بدن هر دو فرد و کف زمین، و همچنین سطح ماسک یا شیلد نصب شده بر روی صورت فرد بیمار 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 40 ثانیه با گام زمانی برابر با 0.05 ثانیه 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 فضای محاسباتی به ابعاد 1.6 متر * 2 متر * 2.6 متر می باشد که درون آن، دو انسان روبروی همدیگر در فاصله 80 سانتی متر از یک دیگر قرار گرفته اند. یکی از این دو فرد به عنوان بیمار طراحی شده است؛ به طوری که دهان این فرد بیمار به عنوان منبع انتشار ویروس ناشی از صحبت کردن 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. از طرفی دیگر، یک عدد شیلد به عنوان مانع بر روی صورت همین فرد ناقل ویروس ترسیم 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 724043 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 دنباله­ ذرات براساس مدت زمان ماندگاری ذرات (residence time) و مقدار سرعت ذرات حاصل شده است. همان طور که از روی تصاویر مشخص است و با توجه به فرایند شبیه سازی تعریف شده، ذرات ویروس در مدت زمان 20 s به صورت موجی از دهان فرد ناقل خارج می شوند. مطابق تصاویر می توان نتیجه گیری کرد که وجود یک شیلد موجب می شود که ذرات ویروس خارج شده از دهان بیمار بر روی شیلد تجمع یافته و به صورت فرد سالم منتقل نشود.

 

 

 

دیدگاه

دیدگاهی ثبت نشده.

اولین نفری باشید که نظر می دهید برای “آموزش شبیه سازی پیشگیری از انتقال ویروس کرونا از دهان بیمار با استفاده از شیلد”