一种新型冠状病毒，也称为 NCP-2019 和 COVID-19，已在中国迅速传播。世界卫生组织领导人赞扬中国对持续爆发的疫情做出的反应，超过 32,000 名敬业的医务人员自愿抗击该病毒。然而，中国疾病预防控制中心估计，在 2020 年 2 月 17 日之前，已有 3,000 多名医务人员感染了该病毒。达索系统的SIMULIA解决方案XFlow通过揭示如何帮助预防患者和协助医务人员之间的交叉感染病毒污染扩散作用于病房。
中南建筑设计院（CSADI）快速设计医院布局，并密切关注潜在的环境污染。CSADI、达索系统、江大科技、上海超算中心已经建立了一个协作的虚拟模拟团队，其目标是抑制由于大量 COVID-19 感染而目前评估的最高水平的交叉感染。病毒污染扩散以及内部通风系统使用 XFlow 进行了模拟，XFlow 是一种先进的计算流体动力学软件解决方案，由 Dassault Systèmes 于 2016 年收购。模拟显示即使使用不同的 HVAC，患者和医务人员附近的污染也很集中通风布局，为当前和未来医院建筑的污染浓度控制提供有价值的解决方案。
图1 雷神山医院病房模型
CSADI 和 Dassault Systèmes 设计了四种 HVAC 通风布局，对应于图 2 所示的工程经验。B型布局有从天花板侧面顶部进入的气流，通风口位于房间另一侧的角落；C-layout 的气流从顶部的天花板中间进入，通风口位于房间的两个角落；D 型布局的气流从顶部的天花板中间和位于患者头部上方的通风口进入。值得注意的是，在通风口内部安装了高效污染过滤器。
图 2 HVAC 系统的通风布局
设置患者（H=0.75m）和医务人员（H=1.5m）检测点，输出瞬时病毒污染浓度。图 3 为不同通风布置对应断面 0.75m 高处污染浓度分布。结果表明，A型布局能够抑制污染扩散，即与气流直接到通风口的强制对流。然而，其他布局显示整个房间内的污染分散严重。
图3 0.75m高断面污染浓度分布
对流场比较的详细分析表明，患者房间内的“U 型”通风路径对应于 A 布局解决方案。图 4 显示了从通气入口释放的主流路径，并在与侧壁碰撞后直接流向患者头部区域。
图 4 “U 型”通风示意图（A 布局）
图 5. 显示了对应于瞬态“U 型”通风路径线的动态动画。
图 5 “U 型”通风动态动画（A 布局）
病毒污染是在“U 型”通风下对通风口的强制对流，对应于 A 布局，由 XFlow 后处理的瞬态污染扩散动画输出证明。
图 6 污染扩散动态动画（A-layout）
图 7 金属建筑暖通空调系统动态动画
参考：XFlow CFD 是一种基于 Lattice Boltzmann 方法的快速准确的 CFD 代码。它为您提供最准确和最先进的计算流体动力学技术，适用于现实世界的工业应用，例如智能城市、金属建筑 HVAC 和消防系统等。
来源：达索系统 Dassault Systèmes SOLIDWORKS Corp
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