COVID-19自2020年初蔓延全球，造成经济重创，即便疫苗已问世，但亦出现传染力更高的变种病毒。在大家持续避免感染，并盡力恢復到正常生活的现今，尽管復工復产的措施难以完整保障人员健康的原则，但可以採取一定的方法以最大限度降低患病的风险。


社会最关注也最担忧的焦点之一就是教育设施以及其如何保护我们的下一代。虽然全球有些学校全面转为缐上教学模式，但仍有许多学校保持开放，以减轻父母的压力，同时尽量为孩子提供正常的学习环境，却同样也引起父母的担心，因为他们想知道学校究竟採取了哪些措施来保障子女的安全。


SIMULIA的流体解决方案採用了高准度的运算流体力学模拟软体。在疫情期间为保障学生的安全发挥重要作用。SIMULIA团队成员已经运用模拟技术研究了有望抑制病毒传播、保障学生安全的三个因素，包含佩戴口罩、通风方式和座位安排。


佩戴口罩


图一 : 模拟结果证实佩戴口罩是防止飞沫在人与人之间传播的有效方式之一。（source：Newshub）
图一 : 模拟结果证实佩戴口罩是防止飞沫在人与人之间传播的有效方式之一。（source：Newshub）

COVID-19病毒已被证明是透过口腔和鼻腔的分泌物传播，藉由喷嚏、咳嗽乃至交谈中排出的大小各异的飞沫（包括令人生畏的气溶胶）在空气中传播。到目前为止，大多数人都知道佩戴口罩是防止飞沫在人与人之间传播的一种非常有效的方式，而且模拟结果也证实了这一点。然而有些学校并未要求学生佩戴口罩，甚至是在那些要求学生佩戴口罩的学校里，学生用餐时也会摘下口罩，用餐后也并非每次都会记得要尽快把口罩戴上，而且也可能会在其他时候取下口罩或是不正确佩戴口罩。因此需要另建一道防御缐。


通风

通风是关键。良好的通风系统能在空气中漂浮的飞沫吸附到表面或被师生吸入前，将其排出教室。此外，它也有助于最大限度地缩小高飞沫浓度区域的面积，进而降低相应的感染风险。模拟结果证实，在自然通风的普通教室里，当窗户打开并有微风吹拂时，一分钟内有14%的飞沫被排出教室。在打开侧排气扇的情况下，比例提高到20%；在打开中央排气扇的情况下，比例则提高到22%。因此，强制通风，特別是高效率中央暖通空调系统，是排出室内飞沫，避免人员感染的重要因素。整合是关键，因为掌控室内气流能够显着降低飞沫浓度，而整合不良的系统则可能让情况更加糟糕。我们在与法国医院的合作中证明了这一点。


座位安排

同样重要的是学生座位安排。一项近期展开的研究做出以下假设：


 室温为摄氏温度26度


 每名学生成为携带病原体感染源的概率均等


 病毒载量为每小时900颗粒


 颗粒平均直径为1微米


 唯一的感染途径是通过气溶胶（空气中悬浮的微小飞沫）


我们针对三种教室佈置展开模拟：一种是室内有40名学生，另外两种是室内有20名学生。透过运用先进的工程方法并经过多次运作，研究意外发现最佳佈局由20名学生组成，具体佈置如下图所示。与重视拉大学生间距离的传统佈置方法相比较，这种方法根据室内的气流分佈确定理想佈局，该方法由通风决定，故佈置会因教室不同而发生改变。



图二 : 根据室内的气流分佈确定理想佈局的教室佈置，方法会因教室不同而发生改变。（source：Dassault Systems）
图二 : 根据室内的气流分佈确定理想佈局的教室佈置，方法会因教室不同而发生改变。（source：Dassault Systems）

离家后的健康保障

使用SIMULIA CFD解决方案，可以透过教室佈置提高防护水准。如果按模拟结果在教室里容纳20名学生并打开中央排气扇，就能在疫情期间为学生提供最安全的环境。如果学生佩戴口罩，安全性还能进一步提高。


虽然沒有万无一失的方法能够确保任何人100%不会感染COVID-19病毒（除非彻底避免与他人接触），但模拟技术能够准确评估环境，不仅是对教室、或是工作场所乃至医院而言，帮助工程师在疫苗问世前佈置出盡可能安全的环境。SIMULIA专家服务团队随时愿意帮助企业展开这类型的模拟，在SIMULIA 云端上迅速进行模拟，为离家后的健康提供有力保障。


（本文作者Clare SCOTT为达梭系统SIMULIA创意内容倡导专家）