پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 7 |
| تعداد شماره‌ها | 399 |
| تعداد مقالات | 5,389 |
| تعداد مشاهده مقاله | 5,288,012 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 4,882,750 |
شبیه‌سازی عددی پخش و نفوذ قطرات حاصل از عطسه انسان در محیط اطراف | ||
| نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر | ||
| مقاله 5، دوره 55، شماره 1، فروردین 1402، صفحه 85-104 اصل مقاله (2.51 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/mej.2023.21744.7502 | ||
| نویسندگان | ||
| علیرضا زنداف؛ قاسم حیدری نژاد* | ||
| دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| ویژگی مهم بیماری‌های تنفسی ویروسی، انتقال و انتشار سریع این ویروس‌ها به واسطه فرایندهای تنفسی است. در مطالعه حاضر از دینامیک سیالات محاسباتی و انتقال حرارت به‌منظور بررسی جریان هوا درون دستگاه تنفسی و محیط اطراف در فرایند عطسه و همچنین نفوذ و پخش قطرات حاصل از عطسه برای یک مرد ۶۵ ساله غیرسیگاری استفاده شده است. در این مطالعه حدود یک میلیون قطره با دمای اولیه ۳۵ درجه سانتی‌گراد در داخل دهان تزریق شده است که بخش عمده‌ای از این قطرات را قطرات کوچک با قطر ۴ الی ۱۶ میکرون تشکیل می‌دهند. در مطالعه حاضر از مدل آشفتگی k-ω SST به‌منظور بررسی جریان و از رویکرد اویلر- لاگرانژ با دیدگاه یک‌طرفه به‌منظور بررسی نیروهای وارد بر قطرات و تغییر فاز قطرات استفاده شده است. برای یک عطسه معمولی انسان با بیشینه دبی هوای ۵۵۳ لیتر بر دقیقه از درون دستگاه تنفسی با دمای ۳۵ درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی ۹۵ درصد در محیطی با فشار هوای یک اتمسفر، دمای ۲۴ درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی ۶۵ درصد مشخص شده است که بیشترین میزان نفوذ قطرات متعلق به قطرات بزرگ و برابر ۳ متر است؛ درحالی‌که بیشترین میزان پخش قطرات متعلق به قطرات کوچک و برابر ۱ متر است و نتایج حاصل از تبخیر قطرات مشخص کرد که بیش از ۹۵ درصد قطرات تزریق شده در هنگام عطسه در پایان زمان ۵ ثانیه تبخیر شدند. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| دینامیک سیالات محاسباتی؛ عطسه؛ ریه؛ انتشار ویروس؛ جریان دوفازی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Numerical Simulation of the Dispersion of Human Sneeze Droplets In The Surrounding | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Alireza Zandaf؛ Ghassem Heidarinejad | ||
| Department of Mechanical Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| The important feature of viral respiratory diseases is the rapid transmission and spread of these viruses through respiratory processes. In this study, computational fluid dynamics and heat transfer have been used for the airflow inside the human Airway and the surrounding environment, as well as the penetration and spread of droplets from sneezing for a 65-year-old non-smoking man. In the current study, about one million drops from sneezing with an initial temperature of 35 degrees Celsius were injected inside the mouth, and the majority of these drops are small drops with a diameter of 4 to 16 microns. In this study, the k-ω SST turbulence model was used to investigate the flow, and the Euler-Lagrange approach with a one-way view was used to investigate the forces acting on the droplets and also the phase change of the droplets. For a human sneeze with a maximum flow rate of 553 liters per minute through the respiratory system with a temperature of 35 degrees Celsius and a relative humidity of 95% in an environment with an air pressure of one atmosphere, a temperature of 24 degrees Celsius and a relative humidity of 65%, it was determined that the maximum amount of penetration belongs to large drops equal to 3 meters. While the highest amount of spread belongs to small drops equal to 1 meter and the results of droplet evaporation indicated that more than 95% of the droplets injected during sneezing evaporated at the end of 5 seconds. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Computational fluid dynamics, Sneeze, Lung, Virus diffusion, Two-phase flow | ||
|
سایر فایل های مرتبط با مقاله
|
||
| مراجع | ||
|
[1] S. Thurner, P. Klimek, R. Hanel, A network-based explanation of why most COVID-19 infection curves are linear, Proceedings of the National Academy of Sciences, 117(37) (2020) 22684-22689. [2] Q. Li, X. Guan, P. Wu, X. Wang, L. Zhou, Y. Tong, R. Ren, K.S.M. Leung, E.H.Y. Lau, J.Y. Wong, X. Xing, N. Xiang, Y. Wu, C. Li, Q. Chen, D. Li, T. Liu, J. Zhao, M. Liu, W. Tu, C. Chen, L. Jin, R. Yang, Q. Wang, S. Zhou, R. Wang, H. Liu, Y. Luo, Y. Liu, G. Shao, H. Li, Z. Tao, Y. Yang, Z. Deng, B. Liu, Z. Ma, Y. Zhang, G. Shi, T.T.Y. Lam, J.T. Wu, G.F. Gao, B.J. Cowling, B. Yang, G.M. Leung, Z. Feng, Early Transmission Dynamics in Wuhan, China, of Novel Coronavirus-Infected Pneumonia, N Engl J Med, 382(13) (2020) 1199-1207. [3] L. Morawska, D.K. Milton, It is time to address airborne transmission of coronavirus disease 2019 (COVID-19), Clinical Infectious Diseases, 71(9) (2020) 2311-2313. [4] R. Zhang, Y. Li, A.L. Zhang, Y. Wang, M.J. Molina, Identifying airborne transmission as the dominant route for the spread of COVID-19, Proceedings of the National Academy of Sciences, 117(26) (2020)14857-14863. [5] Á. Briz-Redón, Á. Serrano-Aroca, A spatio-temporal analysis for exploring the effect of temperature on COVID19 early evolution in Spain, Science of the total environment, 728 (2020) 138811. [6] Y. Feng, T. Marchal, T. Sperry, H. Yi, Influence of wind and relative humidity on the social distancing effectiveness to prevent COVID-19 airborne transmission: A numerical study, Journal of aerosol science,147 (2020)105585. [7] M.A. Kohanski, L.J. Lo, M.S. Waring, Review of indoor aerosol generation, transport, and control in the context of COVID‐19, in: International forum of allergy & rhinology, Wiley Online Library, 2020, pp.1173.1179. [8] C. Sun, Z. Zhai, The efficacy of social distance and ventilation effectiveness in preventing COVID-19 transmission, Sustainable cities and society, 62 (2020) 102390. [9] W.F. Wells, On air-borne infection. Study II. Droplets and droplet nuclei, American Journal of Hygiene,20 (1934)611-618. [10] X. Xie, Y. Li, A. Chwang, P. Ho, W. Seto, How far droplets can move in indoor environments--revisiting the Wells evaporation-falling curve, Indoor air, 17(3) (2007) 211-225. [11] J. Wei, Y. Li, Enhanced spread of expiratory droplets by turbulence in a cough jet, Building and Environment,93 (2015) 86-96. [12] C. Chen, B. Zhao, Some questions on dispersion of human exhaled droplets in ventilation room: answers from numerical investigation, Indoor Air, 20(2) (2010) 95-111. [13] R. Bhardwaj, A. Agrawal, Likelihood of survival of coronavirus in a respiratory droplet deposited on a solid surface, Physics of Fluids, 32(6) (2020) 061704. [14] T. Dbouk, D. Drikakis, On coughing and airborne droplet transmission to humans, Physics of Fluids ,32(5) (2020)053310. [15] J. Xi, X. Si, Y. Zhou, J. Kim, A. Berlinski, Growth of nasal and laryngeal airways in children: implications in breathing and inhaled aerosol dynamics, Respiratory care, 59(2) (2014) 263-273. [16] Z. Han, W. Weng, Q. Huang, Characterizations of particle size distribution of the droplets exhaled by sneeze, Journal of the Royal Society Interface, 10(88) (2013) 20130560. [17] A. Nunn, I. Gregg, New regression equations for predicting peak expiratory flow in adults, British medical journal, 298(6680) (1989) 1068-1070. [18] G. Busco, S.R. Yang, J. Seo, Y.A. Hassan, Sneezing and asymptomatic virus transmission, Physics of Fluids,32(7) (2020) 073309. [19] J.K. Gupta, C.H. Lin, Q. Chen, Flow dynamics and characterization of a cough, Indoor air, 19(6) (2009)517-525. [20] D. Fontes, J. Reyes, K. Ahmed, M. Kinzel, A study of fluid dynamics and human physiology factors driving droplet dispersion from a human sneeze, Physics of Fluids, 32(11) (2020) 111904. [21] B. Hansen, N. Mygind, How often do normal persons sneeze and blow the nose?, Rhinology, 40(1) (2002) 1012. [22] S.S. Birring, S. Matos, R.B. Patel, B. Prudon, D.H. Evans, I.D. Pavord, Cough frequency, cough sensitivity and health status in patients with chronic cough, Respiratory medicine, 100(6) (2006)1105.1109. [23] J. Duguid, The size and the duration of air-carriage of respiratory droplets and droplet-nuclei, Epidemiology & Infection, 44(6) (1946) 471-479. [24] F.R. Menter, Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications, AIAA journal, 32(8) (1994) 1598-1605. [25] C. Crowe, J. Schwarzkopf, M. Sommerfeld, Y. Tsuji, Multiphase flows with droplets and particles.2011, DOI,10 (2011) b11103. [26] H. Ounis, G. Ahmadi, J.B. McLaughlin, Brownian diffusion of submicrometer particles in the viscous sublayer, Journal of Colloid and Interface Science, 143(1) (1991) 266-277. [27] K. Inthavong, J. Tu, C. Heschl, Micron particle deposition in the nasal cavity using the v2–f model, Computers & Fluids, 51(1) (2011) 184-188. [28] Y. Feng, C. Kleinstreuer, Analysis of non-spherical particle transport in complex internal shear flows, Physics of Fluids, 25(9) (2013) 091904. [29] W. Ranz, Evaporation from Drops-I and-II, Chem. Eng. Progr, 48 (1952) 141-146,173-180. [30] S.S. Sazhin, Advanced models of fuel droplet heating and evaporation, Progress in energy and combustion science, 32(2) (2006) 162-214. [31] P.Y. Hamey, The evaporation of airborne droplets, MSc Thesis, Cranfield Institute of Technology, Bedfordshire, UK, (1982) 48-58. [32] J.M. Gwaltney Jr, J.O. Hendley, C.D. Phillips, C.R. Bass, N. Mygind, B. Winther, Nose blowing propels nasal fluid into the paranasal sinuses, Clinical infectious diseases, 30(2) (2000) 387-391. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 2,009 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 1,541 |
||
