ПРОГНОЗИРОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВИРУСНОЙ ИНФЕКЦИИ ВОЗДУШНО-КАПЕЛЬНЫМ ПУТЕМ В ЗАМКНУТЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ

Аннотация

Распространение респираторных вирусных инфекций в замкнутых пространствах остается одной из наиболее серьезных угроз общественному здравоохранению в XXI веке. Эпидемии SARS и MERS, а также пандемия COVID-19 продемонстрировали высокую уязвимость внутренней среды зданий к аэрозольному переносу патогенов. В статье представлены результаты численного моделирования динамики распространения вирусосодержащих частиц, образующихся при кашле, в помещении, оснащенном системами принудительной вентиляции и бытового увлажнения воздуха. Математическая модель основана на решении трехмерных уравнений Навье–Стокса для несжимаемого потока с использованием стандартной k–epsilon модели турбулентности. Для описания траекторий дискретной фазы применен лагранжев подход, учитывающий действие гравитации, аэродинамического сопротивления, подъемной силы Саффмана и броуновского движения. Численный алгоритм SIMPLE реализован на расчетной сетке, содержащей более 3,1 млн элементов. Адекватность модели подтверждена путем сопоставления расчетных профилей скорости с экспериментальными данными и результатами предшествующих исследований динамики вихревых колец, возникающих при кашле. В ходе исследования проанализировано влияние вентиляционных диффузоров и концентрации водяного пара, создаваемого бытовыми увлажнителями, на процессы седиментации и переноса капель. Установлено, что при импульсном выбросе частиц со скоростью 6 м/с максимальная дистанция их распространения достигает 2,5 м. Полученные результаты показывают, что активное увлажнение воздуха способствует снижению концентрации аэрозолей и сокращению зоны риска по сравнению со сценариями без контроля влажности, при которых дистанция переноса превышает 3,5 м. Сделан вывод о том, что стандартная рекомендация ВОЗ по соблюдению социальной дистанции в два метра может быть недостаточной без учета функционирования инженерных систем обеспечения микроклимата в помещении.