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。

在本研究中，我们开发了一种简单的气流场估计方法，将通风和空调流量的预测精度与计算速度相结合，旨在从工程角度开发室内空气传播感染的风险评估工具，用于传染病控制目的是定量评估通过通风效率指标和感染概率模型计算出的感染风险。在MASCON（MASs-一致流）模型中，表达目标气流场内存在的物体周围的流动状态的模型作为气流场的初步估计至关重要。第一年，我们尝试改进现有模型，该模型仅使用矩形物体的几何信息，使用代数公式来表达围绕矩形物体形成的涡流区域。该现有模型是为建筑物等开放空间的应用而开发的，不假设室内封闭空间中物体周围的流动，例如通风和空调流动。因此，为了通过实验模拟安装在半封闭空间中的物体周围的气流场，我们基于Martinuzzi等人（1993）的风洞实验创建了风洞模型。为了测量安装在风洞地板上的矩形物体周围的气流场，引入粒子图像测速仪（PIV）并进行调整以获得合理的测量结果。此外，为了根据MASCON模型计算的气流场获得涡粘性，我们重点研究了为分析室内外气流场而开发的各种代数湍流模型，并与风洞实验并行进行了计算流体分析。执行。我们已经获得了开发适合 MASCON 模型的代数湍流模型的一些前景，并且正在继续考虑改进模型以提高再现性。