什么是气溶胶

气溶胶是指悬浮在空气中的固、液微粒或固液混合微粒，是一种稳定的扩散体系。

主要污染物来源

轨道交通空间内部的污染物主要来自于乘客的呼吸、交谈、咳嗽以及喷嚏。

解决方案

气溶胶属于多相流流体力学范畴，在空气中的运动与扩散属于离散流体流动，受空气湍流、环境热辐射以及颗粒间作用力影响。

本式例采用离散颗粒群轨迹模型DPM模拟喷嚏气溶胶与空气的相间耦合流动，采用k-ω SST模型模拟空气的湍流运动，以Coupled方法进行压力-速度耦合计算，最后与STEPS联合仿真，构建轨道交通内生物源性气溶胶扩散及感染人群的数值模拟解决方案。

具体操作

假设喷嚏气溶胶为球形颗粒，直径1.5-8.5微米，密度1100kg/m3，温度310K，质量流率1 x e-10 kg/s，空气密度为1.2kg/m3，主要受到重力、拖曳力和布朗力的作用。

仿真结果

■ 喷嚏气溶胶自喷射后，向各个方向扩散，其传播距离、扩散范围与喷射速度成正比关系，速度越大，传播距离越远，扩散范围越大。

■ 从颗粒物质量浓度图可以看出气溶胶颗粒污染物从人的口腔飞出后，在人的口腔附近有较小的密集分布，在人体前1.0m处基本向前下方运动，而气溶胶颗粒随气流运动。

仿真意义

CFD/DPM与STEPS的联合仿真能够直观的显示病毒气溶胶在人群中的扩散路径。

瞬时浓度、累计浓度可以作为公共卫生安全风险示警的指标参数，用以帮助评估、优化轨道交通空间内部的通风设计对喷嚏气溶胶扩散的控制效果，当遭遇COVID-19病毒携带者传染的紧急情况时，能够提供疑似病源的临时安置建议。

ANSYS CFD Fluent

可以精确模拟空气流动，有毒气体、生化病毒以及气溶胶污染物的扩散分布，计算建筑内外的空气龄、空气洁净度以及HVAC能耗等。

STEPS

结合人群的心理学和行为学特征，考虑了人的主观（耐性、家庭观念、群体组成、避让病患等）和客观（身高腿长、年龄、性别、健康等）特性，可自定义人群运动特征和移动规律。

建筑信息模型（BIM）

通过数字信息仿真建筑实体模型的工具和手段，打通了建筑全生命周期的各个阶段，可以在设计阶段就考虑公共卫生安全这个重要因素，对公共卫生安全的合理设计能有效降低病毒传染扩散。