室内気流場の実用的推定手法の開発とそれに基づく定量的空気感染リスク評価

开发实用的室内气流场估计方法及基于该方法的定量空气感染风险评估

• 批准号: 22K04630
• 负责人: 岡 秀行
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04630/
• 关键词: MASCONモデル; 代数的乱流モデル; 気流場簡易解析手法; 屋内気流解析; 空気感染モデル; ゾーナルモデル

本研究では、感染症対策の工学的観点から屋内空気感染のリスク評価ツールの開発を視野に、換気・空調流れの予測精度と計算の迅速性を合わせ持つ簡便な気流場推定法を開発し、換気効率指標や感染確率モデルから算出される感染リスクを定量的に評価することを目的としている。MASCON（MASs-CONsistent flow）モデルでは気流場の一次推定値として、対象とする気流場内に存在する物体周りの流れの様子を表現するモデルが不可欠である。初年度は、矩形物体周囲に形成される渦領域を矩形物体の幾何学的情報のみを用いて代数式で表現する既存モデルの改良を試みた。この既存モデルは建築物等を想定した開放系空間での適用を目的に開発されたものであり、換気・空調流れのような屋内閉鎖空間の物体周りの流れを想定していない。そこで、半閉鎖空間内に設置した物体周囲の気流場を実験的に模擬するため、Martinuzziら（1993）の風洞実験を参考に風洞模型を作成した。風洞内の床面に設置した矩形物体周囲の気流場を計測するため、粒子画像速度計測法（PIV）を導入し、妥当な計測結果が得られるように調整している。また、MASCONモデルから算出される気流場をもとに渦粘性を求めるため、屋内外の気流場の解析のために開発された種々の代数的乱流モデルに着目し、風洞実験と並行して数値流体解析を実施した。MASCONモデルに適した代数的乱流モデルの開発に向けて一定の見通しが得られており、引き続き再現性向上のためにモデルの改良を検討している。

这项研究旨在开发一种简单的气流现场估计方法，该方法结合了通风和空调流的预测准确性以及计算的快速性，目的是开发一种工具，以评估室内空气感染的风险，从具有感染性疾病控制的工程学的角度来评估室内空气感染，并定量评估从通风效率效率指示器和感染概率模型中计算出的感染风险。在Mascon（MAS措施流）模型中，一种模型表达目标气流场中存在的对象的流量是气流场的一阶估计值。在第一年，我们试图改善现有模型，这些模型仅使用矩形对象的几何信息使用代数表达式来表达围绕矩形对象形成的涡流区域。开发了这种现有模型，目的是将其应用于公开空间，应该用于建筑物等，并且不假设室内封闭空间中的物体（例如通风和空调流动）围绕对象进行流动。因此，为了实验模拟安装在半封闭空间中的物体周围的气流场，使用Martinuzzi等人的风洞实验创建了风洞模型。 （1993）。为了测量安装在风洞地板表面上的矩形物体周围的气流场，已经引入并调整了粒子图像速度测量方法（PIV）以获得合理的测量结果。此外，为了根据玛斯康模型计算出的气流场确定涡流粘度，与风隧道实验并行进行了计算流体分析，重点是为室内和室外气流场分析开发的各种代数湍流模型。为开发适合Mascon模型的代数湍流模型的开发获得了一定的前景，我们正在继续考虑改善该模型以提高重复性。