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[良心国货大赏]复工战疫，MSC Cradle病毒扩散模拟锁定巴士最安全位置


针对大巴长时间回程过程中 ， 如果万一有病毒携带者 ， 对周围的影响大家非常关心 。 而病毒携带者的位置 ， 以及间隔不同病毒携带者的距离下 ， 到底有多大影响 ， 可以通过海克斯康MSC Cradle软件进行分析 。
1. 模型介绍
本次模型采用如下4x11列座位的大巴 ， 每个座位上方有空调出风口 ， 同时司机旁边也有空调出风口 ， 空调回风口在靠近前方的顶上 。

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模型示意图

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2. 计算方法
对于密闭的大巴空间里 ， 一旦有病毒携带者 ， 则会持续不断的释放病毒 ， 而大巴内主要通过空调换气 。 实际上不同位置的空气品质是不同的 ， 如果换气效率好 ， 即使空气中有病毒 ， 但很快就会排出去 ， 但如果换气效率不好 ， 一旦释放出病毒 ， 将长时间停留在空间里 ， 会大大提高被感染的可能性 。 本次分析中针对换气效率 ， 采用空气龄来判断 。
空气龄 ， 即空气质点的空气龄（Age of air）,是指空气质点自进入房间至到达室内某点所经历的时间 ， 反映了室内空气的新鲜程度 ， 它可以综合衡量房间的通风换气效果 ， 是评价室内空气品质的重要指标 。
本次分析中假设病毒足够小 ， 与空气一起流动 。
3. 大巴内的气体流动分析
CASE 1：
首先分析大巴内的流动 ， 一开始分析中空调出风口流速采用1m/s 。 以下所示的是气体流动示意图 。

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同时来研究换气效率 ， 以下所示的是空气龄的变化 。

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空气龄分布
司机位置换气效率最差 ， 司机位置的换气所需时间都需要6分钟 ， 这样一旦大巴内病毒存在 ， 由于病毒停留时间的过长 ， 司机很容易吸入病毒 ， 包括座位席前方的换气效率也是比较差的 。 还有危险较大区域是后方 ， 后方的换气效率也是较差 。 从换气效率看 ， 最好是中间 ， 靠近排风口位置 。
4. 不同位置对环境的影响
CASE 2-4：
以下考虑了病毒携带者坐在不同位置时 ， 研究了污染区域以及影响范围 。

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首先我们来看一下当病毒携带者坐在最后方座位时 ， 病毒的扩散过程 。
视频中首先显示的是病毒不同浓度的区域的变化 ， 颜色越蓝 ， 浓度越小 。 从图中可知座位旁边 ， 座位前方影响最大 ， 同时病毒随时间的扩散来看 ， 一直影响到前方 ， 司机位置上都有病毒存在 。 另一方面病毒从病毒携带者释放之后 ， 很快就会稀释 ， 除了前后方 ， 左边乘客之外 ， 浓度已经大大降低 。 那就是后边乘客较为安全 。

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病毒携带者在后方时的病毒扩散情况
继续看病毒携带者坐在中间位置以及最前方位置时 ， 病毒的扩散过程 。
从视频中可知病毒从病毒携带者出来之后 ， 通过前方的座位下往前上方扩散 ， 这对前方客户影响最大 ， 当然如果座位下面放包等影响病毒通过另当别论 ， 这也是受通风系统的影响 ， 因为空调出风口也正好在顶上 ， 出来的风直接携带病毒扩散 。 从结果可知 ， 如果病毒携带者坐在中间 ， 对其后方的影响很小 ， 但坐在病毒携带者位置前方一排两个人影响最大 。 而坐在最前方影响最大区域是司机 ， 以及座位旁 ， 后方等位置 ， 这也符合空调气流运动 。 视频中粒子所示的是病毒携带气体 ， 离开释放者之后 ， 病毒慢慢稀释 ， 到司机位置病毒已经被稀释了很多 ， 视频后半部分是去掉低浓度气体之后所示的 ， 因此除了病毒携带者以外 ， 其实浓度已经很低了 ， 但也不能忽视 。


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