108 / 2025-03-31 20:33:55

头部运动影响下呼吸道气溶胶传输的机理分析

气溶胶暴露,大涡模拟（LES）,滑移网格法,头部运动,动态暴露

近年来，以COVID-19为代表的呼吸道传染性疾病频发，其在室内密闭环境（如会议室）中的传播持续威胁人类健康。会议交谈时，头部运动改变气溶胶扩散路径，可能易影响易感者暴露水平。然而，现有研究多采用雷诺平均Navier-Stokes（RANS）方法模拟人体微运动，难以准确捕捉湍流影响，从而无法准确评估动态暴露风险及其影响机制。本研究结合大涡模拟（LES）与滑移网格法，模拟头部运动时的气溶胶释放及易感者的暴露行为。通过对比感染者与易感者的静止/运动场景，用易感者吸入气溶胶数量量化头部运动对暴露水平的影响；同时对比LES与RANS模拟结果，揭示两者在头部动态下气溶胶扩散与吸入暴露的差异。研究发现：感染者头部动态运动对不同方位的易感者产生差异化的暴露风险，而易感者头部运动亦会进一步影响暴露风险；RANS暴露波动性相较于LES暴露波动性更小。研究表明，头部运动对暴露水平的显著影响，揭示动态吸入暴露研究的必要性；LES在精细化模拟中更具可靠性，为优化室内防护提供理论支持。