חיזוי COVID-19 בעזרת SOLIDWORKS Flow Simulation
בזמן הקרוב אנחנו נחזור לעבודה. חלקנו נעלה במעליות, נשב בחדרי ישיבות וכמובן נעבוד במשרדים או בקיוביקים וכל זה עם מסיכות. על מנת להיערך יותר טוב למצב, אני הולך להראות לכם איך אפשר להשתמש בכלי הסימולציה של SOLIDWORKS Flow Simulation על מנת לבדוק היכן האזורים המסוכנים בסביבה משרדית.
אחת הצורות של הווירוסים להתפשט היא היכולת שלהם לעבור דרך אוויר וטיפות מים מיקרוסקופיות שיוצאות בזמן נשימה ובמיוחד שיעול של חולה.
זאת הסיבה לכך שממליצים לנו לשים מסכות ולשמור על מרחק של כ 2 מטר על מנת לשמור על הבטחון שלנו בתקופה לא פשוטה זו.
בזמן הקרוב המשק הולך לחזור לעבודה. חלקינו נעלה במעליות, נשב בחדרי ישיבות וכמובן נעבוד במשרדים או בקיוביקים.
על מנת להיערך יותר טוב למצב, אני הולך להראות לכם איך אפשר להשתמש בכלי הסימולציה של
SOLIDWORKS Flow Simulation על מנת לבדוק היכן האזורים המסוכנים בסביבה משרדית.
בתסריט הבא ניתן לראות משרד טיפוסי עם מיזוג אוויר, שבו יושבים יונתן והדס ועובדים במרץ על מודל מורכב במיוחד בגרסה האחרונה של SOLIDWORKS. אורן, המהנדס הוותיק, נכנס למשרד שלהם, מתיישב ליד הדס ועוזר לה לפתור סוגיה קריטית בפרויקט.
כל זאת תוך התעלמות מוחלטת מהנחיית ה 2 מ' . כמובן שאף אחד מהם גם לא חובש מסכה…
אנו נבדוק מצב שבו הדס פתאום תתעטש ובכך "תנסה" להפיץ את הווירוס, שבו היא חולה (חשוב לציין שכל המודלים בסוף הבריאו לחלוטין! ). כמו כן, חשוב לציין שהסימולציה הבאה נעשתה כחלק מבדיקת יכולות התוכנה ולא מגובות בידע רפואי או מדעי כלשהו ולכן יש להתייחס לזה בהתאם.
נשתמש בתוכנת SOLIDWORKS Flow simulation כדי לקבל תשובות לשאלות הבאות:
- מה משטר הזרימה שמתפתח בחדר עם מיזוג ודלת פתוחה למסדרון?
- כיצד האוויר הנגוע בנגיף מתפשט במרחב ולאלו אזורים בחדר מגיע?
- ולבסוף מי מהאנשים שהיו בחדר עם הדס נדבקו בנגיף?
למי מכם שלא מכיר, תוכנת SOLIDWORKS Flow simulation היא כלי אנליזות CFD לביצוע חישובי זרימה.
- האפליקציות של הכלי הן רבות. בין היתר קירור תרמי של מערכות אלקטרוניות,
חישובי ספיקה, מהירות ולחצים בתחמי מערכות מים, תכנון תעלות אוויר מסוגים שונים, טורבינות ועוד. - אנחנו מריצים את הכלי ישירות מתוך ה SOLIDWORKS ללא צורך להשתמש בתוכנה חיצונית. מגדירים את תנאי השפה של הבעיה תוך העזרות בספריות של חומרים ורכיבים סטנדרטיים מוגדרים מראש ומריצים.
- אני יכול לאחר מכן בקלות לשכפל את הבדיקה שלי לעוד קונפיגורציות שונות ולבצע השוואות ולקבל תובנות שיאפשרו לי להמשיך בפרויקט שלי.
הגדרות הסימולציה, תנאי שפה והנחות:
- דלת החדר פתוחה לסביבה החיצונית.
- דרך פתח המיזוג נכנס אוויר בספיקה של 5600 [L/min] בטמפרטורה של ° 20.
- טמפרטורת האוויר בזמן אפס היא קרוב ל ° 20.
- האנשים נושמים אוויר לסירוגין בקצב של 12 נשימות בדקה. כל פעם נפח של 0.5 [L] אוויר.
(המידע מבוסס כתבה מאתר BBC בלינק הבא) - בזמן התעטשות, האוויר יוצא מהריאות בקצב גבוה תוך 0.25 [sec]
- הזמן הכולל של הסימולציה הוא 30 [sec].
התוצאות:
האוויר שיוצא בספיקה גבוה מפתח האוורור מכתיב כיצד הזרימה מתפתחת במרחב
הזרימה ברגע ההתעטשות – רואים כיצד האוויר בטמפרטורת חום גוף היוצא בהתעטשות קודם עולה למעלה
על ידי הסעה טבעית ולאחר מכן מכוון על ידי זרימה מפתח האוויר
בצהוב: הנשימות הקצובות של אורן ויונתן וההתעטשות של הדס
שני הגרפים בצד בפינה הימנית התחתונה מראים ספיקה מסית של אוויר נגוע שנשמו (אורן ויונתן) שנרשמו זמן קצר לאחר ההתעטשות של הדס. לצערנו קרה בדיוק מה שחששנו ממנו. רואים שאחד הגרפים ברגע מסוים עולה, משמע שאחד מהאנשים שהיו בחדר נשמו את האוויר הנגוע. הגרף השני נשאר כל הזמן על אפס.
חישבנו את השטח מתחת לגרף וקיבלנו את המסה של האוויר הנגוע [1.3e-6 [gram . על סמך מספר זה מומחים יכולים לשערך סיכויי הידבקות.
אורן או יונתן, אחד מהם, נשם מהאוויר הנגוע ויתכן ונדבק בנגיף. מי מהם לדעתכם? וכיצד זה קרה?
אנו יכולים לקבל את התשובה ע"י הצגה וויזואלית של התפשטות האוויר שיצא מהריאות של הדס.
אנו נעקוב אחר ההתפשטות של האוויר הנגוע בריכוז של 1ppm בסביבה לאורך זמן הסימולציה. הענן האדום שרואים בתמונה מייצג את האוויר הנגוע.
תמונת מצב כ-2 שניות לאחר ההתעטשות
תמונת מצב כ-10 שניות לאחר ההתעטשות
בשביל לדעת איך זה נגמר אתם מוזמנים לראות את הסרטון המצורף בהמשך.
רמז: אורן הוא מהנדס מנוסה וכמובן שעשה את כל החישובים בראש לפני שהתיישב לעזור להדס.
בדוגמה הזאת בדקתי מקרה אחד. אבל עכשיו כשהאנליזה מוגדרת אני יכול בקלות לבדוק קונפיגורציות שונות, לבצע שינויים במודל ולקבל תוצאות במהירות. זה יעזור לנו לחשוב על פתרונות שונים לבעיה ולתכנן בהתאם.
מאחל לכולנו להישאר בריאים!
