28657

شبيه سازي عددي جداسازي بيوآئروسل از هواي داخل ساختمان با تكيه بر الگوي جريان هوا

كارشناسي ارشد

مهندسي پژشكي

1399

1402/4/25

دكتر مهدي نويدبخش

مهندسي مكانيك

بيمارستان ها با انتشار يك بيماري عفوني در بين بيماران با تهديدات بزرگي روبرو هستند كه سهم انتشار اين عفونت ها از طريق هوا مهم تر است. اولين استراتژي براي كنترل و حذف عوامل بيماري زاي موجود در هوا، تهويه است. چندين مطالعه نشان داده اند كه تهويه مناسب، عفونت هاي تنفسي و ساير ذرات آلوده موجود در هوا در بيمارستان ها را به حداقل مي رساند. در مطالعه حاضر، شبيه‌سازي عددي الگوي جريان هوا و حركت آلاينده با استفاده از CFD به كمك نرم افزار انسيس فلوئنت با هدف مدلسازي عددي كنترل عفونت در اتاق آي سي يو 5 تخت خوابي انجام شده است. براي دستيابي به اين اهداف ابتدا الگوهاي جريان هوا مورد مطالعه قرار مي گيرند و ذرات مملو از ويروس در حضور 2 نوع استراتژي مختلف تهويه (تهويه اختلاطي و تهويه گردابي) رديابي مي شوند. مدل آشفتگي كا-اپسيلون استاندارد براي تهويه اختلاطي و مدل آشفتگي تنش رينولدز براي تهويه گردابي در كار شبيه سازي استفاده مي شود. آزمون استقلال از شبكه بيمارستان با استفاده از شبكه چهاروجهي بدون ساختار انجام شده است. نتايج نشان مي دهد كه تهويه گردابي نسبت به تهويه اختلاطي به زمان كمتري براي حذف آلاينده نياز دارد و درصد بيشتري از ذرات آلوده را از اتاق خارج مي نمايد. سرعت خروجي در تهويه گردابي 1.92متر بر ثانيه و در تهويه اختلاطي 0.51 متر بر ثانيه بدست آمد كه گواهي بر حذف سريع تر ذرات آلوده در تهويه گردابي است. از سوي ديگر نتايج حاصل از حداقل سرعت در تهويه گردابي (0.000862) و تهويه اختلاطي (0.000065) نشان مي دهد كه مقدار ناحيه سكون و احتمال تجمع ذرات آلوده در تهويه گردابي كمتر است. اختلاف فشار بسيار زياد در تهويه گردابي، جريان هواي قوي تري را ايجاد مي كند و وجود فشار منفي بسيار زياد در مركز گردابه سبب هدايت قطرات حاصل از سرفه به سمت مركز گردابه و جلوگيري از پراكندگي آن ها در اتاق مي شود. همچنين با توجه به عوامل اقتصادي و هزينه بالاي فيلتر هوا، تهويه گردابي به دليل داشتن دريچه خروجي كمتر، بهترين حالت تهويه را داراست.

1402/06/09

numerical simulation of bioaerosol isolation from indoor air relying on airflow pattern

7/15/2024 12:00:00 AM

Hospitals face great threats with the spread of an infectious disease among patients, and the contribution of the spread of these infections through the air is more important. The first strategy to control and eliminate airborne pathogens is ventilation. Several studies have shown that proper ventilation minimizes respiratory infections and other airborne contaminants in hospitals. In the present study, the numerical simulation of air flow pattern and pollutant movement using CFD with the help of AnsysFluent software has been done with the aim of numerical modeling of infection control in a 5-bed ICU room. To achieve these goals, first, air flow patterns are studied and virus-laden particles are tracked in the presence of 2 different types of ventilation strategies (mixed ventilation and vortex ventilation). The standard ka-epsilon turbulence model is used for mixing ventilation and the Reynolds stress turbulence model is used for vortex ventilation in the simulation work. The test of independence from the hospital network has been performed using an unstructured tetrahedral network. The results show that vortex ventilation requires less time to remove pollutants than mixed ventilation and removes a higher percentage of polluted particles from the room. The exit velocity was 1.92 m/s in vortex ventilation and 0.51 m/s in mixing ventilation, which is a proof of faster removal of polluted particles in vortex ventilation. On the other hand, the results of the minimum speed in vortex ventilation (0.000862) and mixing ventilation (0.000065) show that the amount of stagnation area and the probability of accumulation of contaminated particles are lower in vortex ventilation. A very high pressure difference in vortex ventilation creates a stronger air flow, and the presence of a very high negative pressure in the center of the vortex causes the droplets resulting from coughing to be directed towards the center of the vortex and prevent their dispersion in the room. Also, due to the economic factors and the high cost of the air filter, vortex ventilation has the best ventilation mode due to having less outlet valve.

حذف بيوآئروسل، سيستم تهويه، توزيع جريان هوا، ديناميك سيالات محاسباتي

Bioaerosol removal, ventilation system, air flow distribution, computational fluid dynamics

Simin salehnezhad

Dr.Mehdi Navidbakhsh