室内気流場の実用的推定手法の開発とそれに基づく定量的空気感染リスク評価

本研究では、感染症対策の工学的観点から屋内空気感染のリスク評価ツールの開発を視野に、換気・空調流れの予測精度と計算の迅速性を合わせ持つ簡便な気流場推定法を開発し、換気効率指標や感染確率モデルから算出される感染リスクを定量的に評価することを目的としている。MASCON（MASs-CONsistent flow）モデルでは気流場の一次推定値として、対象とする気流場内に存在する物体周りの流れの様子を表現するモデルが不可欠である。初年度は、矩形物体周囲に形成される渦領域を矩形物体の幾何学的情報のみを用いて代数式で表現する既存モデルの改良を試みた。この既存モデルは建築物等を想定した開放系空間での適用を目的に開発されたものであり、換気・空調流れのような屋内閉鎖空間の物体周りの流れを想定していない。そこで、半閉鎖空間内に設置した物体周囲の気流場を実験的に模擬するため、Martinuzziら（1993）の風洞実験を参考に風洞模型を作成した。風洞内の床面に設置した矩形物体周囲の気流場を計測するため、粒子画像速度計測法（PIV）を導入し、妥当な計測結果が得られるように調整している。また、MASCONモデルから算出される気流場をもとに渦粘性を求めるため、屋内外の気流場の解析のために開発された種々の代数的乱流モデルに着目し、風洞実験と並行して数値流体解析を実施した。MASCONモデルに適した代数的乱流モデルの開発に向けて一定の見通しが得られており、引き続き再現性向上のためにモデルの改良を検討している。

本研究では、感染症対策の工学的観点から屋内空気感染のリスク評価ツールの開発を視野に、換気・空調流れの予測精度と計算の迅速性を合わせ持つ簡便な気流場推定法を開発し、換気効率指標や感染確率モデルから算出される感染リスクを定量的に評価することを目的としている。MASCON（MASs-CONsistent flow）モデルでは気流場の一次推定値として、対象とする気流場内に存在する物体周りの流れの様子を表現するモデルが不可欠である。初年度は、矩形物体周囲に形成される渦領域を矩形物体の幾何学的情報のみを用いて代数式で表現する既存モデルの改良を試みた。この既存モデルは建築物等を想定した開放系空間での適用を目的に開発されたものであり、換気・空調流れのような屋内閉鎖空間の物体周りの流れを想定していない。そこで、半閉鎖空間内に設置した物体周囲の気流場を実験的に模擬するため、Martinuzziら（1993）の風洞実験を参考に風洞模型を作成した。風洞内の床面に設置した矩形物体周囲の気流場を計測するため、粒子画像速度計測法（PIV）を導入し、妥当な計測結果が得られるように調整している。また、MASCONモデルから算出される気流場をもとに渦粘性を求めるため、屋内外の気流場の解析のために開発された種々の代数的乱流モデルに着目し、風洞実験と並行して数値流体解析を実施した。MASCONモデルに適した代数的乱流モデルの開発に向けて一定の見通しが得られており、引き続き再現性向上のためにモデルの改良を検討している。