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Comsol如何降低室内流感病毒传播

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流感是流行性感冒的简称,与通常所说的感冒不同,它特指由流感病毒引起的一种急性呼吸道传染病。流感的传播途径主要是以呼吸道飞沫传播为主,其次也可经口腔、鼻腔黏膜等直接或间接接触传播,比如手触碰被病毒污染的物品,又接触口鼻可引起感染。本文对室内流感病毒的传播进行模拟仿真,仿真表明:室内空气流速越快,流感病毒传播浓度越高。




文|热流Es
编辑|小苏
审核|赵佳乐





1-流感病毒传播


流感病毒主要通过飞沫传播、接触传播和气溶胶传播三种途径扩散。感染者咳嗽、打喷嚏或说话时产生的含病毒飞沫被他人吸入,或通过污染物体表面间接接触口、鼻、眼黏膜,均可导致感染。密闭环境中,病毒还可能通过气溶胶长时间悬浮传播。

飞沫传播:感染者在咳嗽、打喷嚏或大声说话时,会喷出带有病毒的微小飞沫(直径>5微米),周围人群若吸入这些飞沫,病毒可能侵入呼吸道黏膜。飞沫通常传播距离在1米以内,且因重力作用较快沉降。

接触传播:病毒可通过感染者手部或被污染的物体表面(如门把手、电梯按钮)传播。健康人触摸污染物后,若未洗手直接触碰口、鼻或眼睛,病毒可能通过黏膜感染。研究表明,流感病毒在光滑表面上可存活24-48小时。

气溶胶传播:在通风不良的密闭空间,感染者排出的更小飞沫核(直径≤5微米)可能形成气溶胶,长时间悬浮在空气中,增加远距离传播风险。此类传播在流感暴发中占比相对较低,但需警惕。

图1. 流感病毒结构

2-物理场建模


(1)几何模型和材料参数

搭建如下几何模型,包括一个房间和若干患者;计算材料参数选择空气。

图2. 计算模型
图3. 材料参数

(2)物理场边界条件

物理场选择稀物质传递和层流耦合模型。流场设置入口流速、出口压力和内壁边界条件,其中入口流速设置不同的流入速度0.01和0.1m/s;稀物质传递模块设置浓度、流出边界条件,详细物理场边界条件如图4所示。

图4. 边界条件

(3)网格划分

根据有限元法的求解原理,剖分越精细,求解越准确,数值计算前通过网格划分对模型计算区域进行离散化处理,采用非结构网格对模型进行划分,网格分布如图5所示。
图5. 网格分布

(4)结果展示

计算模型瞬态求解器求解,通过计算得到空气流速、压力和流感病毒浓度分布如下所示。
图6. 不同流速下的流感病毒浓度分布图
图7. 不同流速下的空气速度分布图
图8. 不同流速下的空气压力分布图
图9. 不同流速下的速度流线  


3-建议


流感病毒的传播和室内空气流速呈正相关,建议减小室内空气流动,从而减少流感病毒传播。


来源:Comsol有限元模拟
Comsol材料口腔
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2026-03-05
最近编辑:7月前
comsol有限元模拟
硕士 | 仿真工程师,... Comsol工程师,多物理场耦
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