一种用于检测通风管道病毒消杀质量的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于检测通风管道病毒消杀质量的方法，其首先建立通风管道和消杀设备组成的三维模型，然后抽取其流体域，再通过相应的模拟软件对流体域进行模拟以生成空气流动状态参数、流体域内辐射照度参数以及病毒颗粒的运动轨迹参数，并根据上述参数计算病毒颗粒在相邻两取样点之间的停留时间Δt及相邻两取样点中起始点的辐射剂量I，最后根据停留时间Δt及起始点的辐射剂量I计算累积灭活剂量，并标准辐射剂量判定是否灭活；本发明专利技术根据单向耦合原理巧妙的利用通风管道内的气流状态反应病毒颗粒的运动轨迹，并根据运动轨迹上的辐射剂量分布和病毒颗粒的运动时间计算其累积灭活剂量，进而判定能够将病毒颗粒杀灭，其方法简单，计算结果可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种用于检测通风管道病毒消杀质量的方法
本专利技术涉及卫生防疫
,具体涉及一种用于检测通风管道病毒消杀质量的方法。
技术介绍
公共交通工具和公共场所的通风系统是病毒颗粒快速扩散的最佳通道，因此在通风设施中增加消杀设备成为防止病毒扩散的最佳方式，但是不同的通风管道的气流状况不同，消杀设备的外形也不同，安装后对于通风管道内的气流有何影响也不得而知，因此如何准确的安装消杀设备以提高灭杀效果没有相应的理论指导依据，在通风管道中安装消杀设备的技术效果有限。
技术实现思路
针对现有技术中存在的杀菌效果差的缺陷，本专利技术公开了一种用于检测通风管道病毒消杀质量的方法，采用本专利技术所述方法能够有效提高通风管道的病菌灭活率，从而降低病菌经通风系统肆意扩散的风险，保证乘车安全。一种用于检测通风管道病毒消杀质量的方法,包括以下步骤:S1、建立通风管道及消杀设备的三维模型，将消杀设备的三维模型加入到通风管道三维模型内，再抽离上述三维模型的流体域；S2、利用ANSYSFLUENT软件在步骤S1中的流体域内加入湍流模型、离散坐标模型和离散相模型，并根据实际通风情况设置三维模型的进出口边界条件，再对上述流体域模型进行模拟取得空气流动状态参数、流体域内辐射照度参数以及病毒颗粒的运动轨迹参数；S3、利用ANSYSFLUENT软件在步骤S2中的运动轨迹参数上选取采样点，再根据步骤S2中的相关参数计算病毒颗粒在相邻两取样点之间的停留时间Δt及相邻两取样点中起始点的辐射剂量I；重复上述方法获取全部病毒颗粒的相关参数并通过相应的ID编码进行区分；S4、根据步骤S3中的停留时间Δt及辐射剂量I计算单个病毒颗粒的累积辐射剂量，其计算公式为D＝∑I·Δt；重复上述方法计算全部病毒颗粒的累积辐射剂量，并结合灭活计量计算灭活率。优选的，步骤S1中还包括通风管道流体域模拟，其具体方法为从通风管道三维模型中抽取其流体域，再利用ANSYSFLUENT软件在流体域中添加湍流模型，并根据实际通风状况设置三维模型的进出口边界条件，再对上述模型进行模拟取得通风管道内气流运动速度特征。优选的，步骤S2中模拟的病毒颗粒的数量级为103-104。优选的，进出口边界条件包括进风口的风速、方向以及出风口的气压，所述进风口风速根据实际通风工况确定，方向为垂直于进风口所在平面，出风口气压为一个标准大气压。优选的，步骤S3中以运动轨迹等间距取样法提取采样点，其具体步骤如下：A1、利用ANSYSFLUENT软件提取任一病毒颗粒的运动轨迹，然后以相同的采样间距在该运动轨迹上提取采样点；A2、重复步骤A1完成所有运动轨迹的采样点提取；优选的，步骤S3中以空间等间距取样法提取采样点，其具体步骤如下：B1、利用ANSYSFLUENT软件沿通风管道三维模型的轴线自动生成多个采样间距相等的分隔面；B2、提取病毒颗粒运动轨迹与分割面的的交点即为采样点。优选的，采样间距的取值范围为0.005-0.015m。优选的，消杀设备包括紫外灯，其发出的光波波长为254nm。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术所述的检测方法首先根据实际工况建立相应通风管道的三维模型，然后通过相应的软件抽取其流体域，再通过相应的模拟软件对流体域进行模拟以生成空气流动状态参数、流体域内辐射照度参数以及病毒颗粒的运动轨迹参数，并根据上述参数计算病毒颗粒在相邻两取样点之间的停留时间Δt及相邻两取样点中起始点的辐射剂量I，最后根据停留时间Δt及起始点的辐射剂量I计算累积灭活剂量，并根据标准辐射剂量判定病毒颗粒是否灭活；本专利技术通过对三维模型的气流状况的模拟得出通风管道在安装消杀设备后气流状况，在理论上，该气流模型由无数的气流曲线组成，由于病毒颗粒的粒径为纳米级，因此病毒颗粒于空气之间为单项耦合，即空气可以影响病毒颗粒的动能和能量，但是病毒颗粒不会其周围的空气流场产生影响，因此各个病毒颗粒将沿相互独立的运动轨迹从通风管道的进口端运动到出口端，同时病毒颗粒的运动轨迹即是气流曲线；根据模拟获得的空气流动状态参数提取相应的气流曲线，再通过提取采样点的方式将病毒颗粒的运动轨迹分隔成相应的运动区域，并自动提取各个坐标点的坐标值，并通过ID编码进行区分，再从通风管道的气流模型中提取每一个运动区域内的平均气流速度，根据统计学原理可知，在采样点数量足够的条件下，各个区域内的气流速度变化可忽略不计，因此平均气流速度即为病毒颗粒的运动速度，同时由于每个运动区域的运动里程一定，由此可以准确计算病毒颗粒在任意运动区域内的停留时间Δt；同时通过离散坐标模型计算每个采样点的辐射剂量，在取样点的数量足够多时，运动区域内的辐射剂量的变化可以忽略，即起始点的辐射剂量I等于整个区域内的平均辐射剂量，因此病毒颗粒在运动区域内的累积辐射剂量为Δt·I；在运动区域的数量足够大时，根据微积分原理，将各个运动区域内的累积辐射剂量进行累加即可得到任一病毒颗粒通过整个通风管道的累积辐射剂量，即D＝∑I·Δt；同时不同的病毒灭活的辐射剂量固定，因此对比计算结果和标准辐射剂量即可判定能否将该病毒颗粒灭活，进而计算基于整个病毒颗粒取样样本的灭活率；基于统计学可知，在取样病毒颗粒足够多的条件下，本专利技术计算所得的灭活率即为实际灭活率；同时基于常识可知，病毒颗粒在运动过程中会与风道内壁，设备外壁等发生碰撞，碰撞后病毒颗粒可能会继续运动，也可能会附着于碰撞点，如果其附着于碰撞点，则该病毒颗粒肯定会被灭活，而从本专利技术所述的方法中可以看出，本专利技术所述方法忽略了附着于碰撞点这一情况，则其可能将部分被灭活的病毒计入到未灭活的样本内，因此本专利技术最终计算的灭活率将低于实际灭活率，因此本专利技术的计算结果可靠性更高。本专利技术基于单向耦合的原理，巧妙的利用通风管道的气流模型间接反映了病毒颗粒在通风管道内的运动轨迹，从而准确计算病毒颗粒的灭活率，其构思巧妙，结果准确；同时与现有技术相比，本专利技术通过三维模拟的方式对病毒的灭活过程进行实时模拟，其能够以更低的成本预判诸如紫外灯等消杀设备在通风管道内的设置方式是否合适，从而为相应设备的安装提供理论依据，进而提高消杀效果，避免病毒通过通风管道大规模传播。2、本专利技术还将对没有设置消杀设备的通风管道进行模拟，并取得相应的气流参数，同时上述参数能够提前预判通风管道内的气流状况，从而为消杀设备的准确安装提供理论依据，即在气流速度较大，风向变化复杂的区域内设置更多的消杀设备，同时提高消杀设备的消杀功率，保证消杀设备的准确安装，减少消杀设备安装位置的调整次数，从而提高实验的效率。3、本专利技术模拟的病毒颗粒数量级为103-104，，该取样样本不但能够保证计算结果的准确性，同时其还能够兼顾相应硬件设备的性能，提高实验的可行性。4、本专利技术以运动轨迹等间距取样法提取采样点，其能够真实的反应的病毒颗粒的实际运动轨迹，对于气流复杂区域的计算更加精确，能够显著提高计算结果的准确性。5、本专利技术以空间等间距取样法提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测通风管道病毒消杀质量的方法,其特征在于，包括以下步骤:/nS1、建立通风管道及消杀设备的三维模型，将消杀设备的三维模型加入到通风管道三维模型内，再抽离上述三维模型的流体域；/nS2、利用ANSYS FLUENT软件在步骤S1中的流体域内加入湍流模型、离散坐标模型和离散相模型，并根据实际通风情况设置三维模型的进出口边界条件，再对上述流体域模型进行模拟取得空气流动状态参数、流体域内辐射照度参数以及病毒颗粒的运动轨迹参数；/nS3、利用ANSYS FLUENT软件在步骤S2中的运动轨迹参数上选取采样点，再根据步骤S2中的相关参数计算病毒颗粒在相邻两取样点之间的停留时间Δt及相邻两取样点中起始点的辐射剂量I；重复上述方法获取全部病毒颗粒的相关参数并通过相应的ID编码进行区分；/nS4、根据步骤S3中的停留时间Δt及辐射剂量I计算单个病毒颗粒的累积辐射剂量，其计算公式为D＝∑I·Δt；重复上述方法计算全部病毒颗粒的累积辐射剂量，并结合灭活计量计算灭活率。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于检测通风管道病毒消杀质量的方法,其特征在于，包括以下步骤:
S1、建立通风管道及消杀设备的三维模型，将消杀设备的三维模型加入到通风管道三维模型内，再抽离上述三维模型的流体域；
S2、利用ANSYSFLUENT软件在步骤S1中的流体域内加入湍流模型、离散坐标模型和离散相模型，并根据实际通风情况设置三维模型的进出口边界条件，再对上述流体域模型进行模拟取得空气流动状态参数、流体域内辐射照度参数以及病毒颗粒的运动轨迹参数；
S3、利用ANSYSFLUENT软件在步骤S2中的运动轨迹参数上选取采样点，再根据步骤S2中的相关参数计算病毒颗粒在相邻两取样点之间的停留时间Δt及相邻两取样点中起始点的辐射剂量I；重复上述方法获取全部病毒颗粒的相关参数并通过相应的ID编码进行区分；
S4、根据步骤S3中的停留时间Δt及辐射剂量I计算单个病毒颗粒的累积辐射剂量，其计算公式为D＝∑I·Δt；重复上述方法计算全部病毒颗粒的累积辐射剂量，并结合灭活计量计算灭活率。


2.根据权利要求1所述的一种用于检测通风管道病毒消杀质量的方法，其特征在于：所述步骤S1中还包括通风管道流体域模拟，其具体方法为，从通风管道的三维模型中抽取其流体域，再利用ANSYSFLUENT软件在流体域中添加湍流模型，并根据实际通风状况设置三维模型的进出口边界条件，再对上述模型进行模拟取得通风管道内气流运动速度特征。


3.根据权利要求1所述的一种用于检测通风管道病毒...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁建明，闫府，王金栋，郭浩然，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51