Mô phỏng ANSYS giúp bạn thấy giọt bắn di chuyển trong máy bay

Khi hắt hơi thì hạt cúm di chuyển trên máy bay như thế nào?

Công nghệ mô phỏng cho bạn thấy lý do tại sao nên ngồi cách xa phía sau hành khách bị bệnh!

Bài viết bởi Loren Grush

Nguy hiểm dịch bệnh tiềm tàng bên trong máy bay

Mùa đông Bắc bán cầu đang đến và cùng với điều đó, rất nhiều chuyến du lịch cho Lễ Tạ Ơn và các ngày nghỉ lễ khác.

Bạn đã bao giờ nhận thấy rằng đôi khi sau chuyến đi du lịch bạn lại bị ốm? Bạn tự hỏi tại sao lại bị như vậy?

Các nhà nghiên cứu tại Trung tâm chính xác FAA tại Đại học Purdue, sử dụng ANSYS tạo ra mô phỏng khi một hành khách hắt hơi để nghiên cứu cơ chế tác nhân gây bệnh đi trong cabin máy bay.

Đầu tiên, video mô phỏng sẽ hiển thị ảo bên trong của máy bay chật kín hành khách. Đột ngột, một trong những hành khách ngồi ở giữa "hắt hơi". Hàng trăm của các hạt nhiều màu được bay vào trong không khí, tạo ra một đám mây cầu vồng lốm đốm và lưu lại trên đầu của mọi người trong máy bay. Các đám mây tan và các hạt phân tán, một số hành khách không may mắn ngồi gần các hành khách có bệnh sẽ bị lây .

Và cuối cùng là các hạt đã lan rộng khắp trong cabin, nhưng những người ngồi bên trái và bên phải của "sneezer" (người hắt hơi) sẽ có nguy cơ lây nhiễm cao nhất.

Vi trùng đã di chuyển như thế nào?

SuperJet International via Flickr CC by-SA 2.0 (Sukhoi SuperJet 100 Cabin)

Video mô phỏng này cho thấy một trong nhiều cách hạt cúm có thể di chuyển khi đi du lịch bằng máy bay có cabin điều áp. Mô hình hóa các kịch bản truyền nhiễm khi bay cao là nhiệm vụ của ANSYS - chuyên gia về phần mềm mô phỏng.

ANSYS sử dụng phần mềm động lực học chất lỏng để mô phỏng các mô hình của luồng không khí trong máy bay giúp các hãng hàng không và cán bộ y tế theo dõi cách thức các hạt cúm được phân tán ở độ cao 39.000 feet. Bạn có thể xem một đoạn video mô phỏng sau.

Bạn có thể thấy trong video này, không khí điều hòa sẽ tạo môi trường lây lan vi trùng xung quanh cabin. Vì vậy, ngay cả khi các hành khách ngồi ngay bên cạnh bạn không bị bệnh, bạn vẫn có thể bị lây bởi 1 người nào đó trong khoang máy bay.

Robert Harwood, Giám đốc hàng không vũ trụ và công nghiệp quốc phòng làm việc tại ANSYS, giải thích cho Popular Science biết "bạn có thể nhìn thấy các hạt có màu ở chỗ lối đi. Những giọt nước bay ra trong các luồng không khí và bám vào xung quanh cabin. Nó thực sự lây lan khá xa."

Mặc dù sự lây lan của Ebola đang trong tâm trí của mọi người, điều quan trọng là bạn phải nhớ rằng Ebola không truyền bệnh qua không khí. Bạn không thể bị nhiễm nó nếu có ai đó hắt hơi trên máy bay. Theo Trung tâm kiểm soát và ngăn ngừa dịch bệnh cho biết thì Cúm lây lan qua không khí, và nó đặt ra một mối đe dọa đáng kể hơn nhiều ở Mỹ, vì nó ảnh hưởng đến hàng chục triệu người Mỹ và có đến hơn 49.000 trường hợp tử vong mỗi năm.

Nhân viên y tế luôn luôn tìm cách cắt giảm sự lây lan của virus bằng việc chích ngừa cúm dù nó không bảo vệ được 100%. Mọi người thường di chuyển bằng máy bay - một trong những phương thức vận chuyển hiệu quả nhất đối với tác nhân gây bệnh. Hắt hơi như tiếng nổ nhỏ bên trong với hàng trăm hành khách không thể thoát ra, cabin máy bay là nơi hoàn hảo sản sinh bệnh cúm; một hành khách bị bệnh có thể là nơi bắt đầu gây nên dịch cúm.

Kể từ khi dịch SARS nổ ra vào năm 2002, các hạt cúm lây lan trên máy bay như thế nào là mối quan tâm cho Cục Hàng không liên bang. Ông Harwood cho biết "Có những đợt bùng phát Cúm trên toàn thế giới như ở châu Á, châu Phi và châu Âu. Lý do nó xảy ra quá nhanh là bởi vì mầm bệnh lây lan cho mọi người khi ở trên máy bay."

Giải pháp mô phỏng ANSYS giúp hạn chế lây lan dịch bệnh trên máy bay

Sau khi bùng phát dịch SARS, FAA đã thành lập

(Trung tâm nghiên cứu môi trường hoàn hảo cho cabin máy bay) để đảm bảo sự an toàn và sức khỏe của hành khách trên máy bay. Chương trình thử nghiệm một số công nghệ mới để theo dõi mầm bệnh bao gồm cả hệ thống cảm biến cabin mới và công nghệ giảm thiểu nhiễm khuẩn. Và đó là lúc mà công nghệ mô phỏng ANSYS bước vào lĩnh vực môi trường trong cabin máy bay.

Ông Harwood nói: "với kỹ thuật truyền thống, bạn đưa ra một ý tưởng, xây dựng một mô hình hay nguyên mẫu, thử nghiệm nó, và sửa đổi nó cho đến khi bạn nhận được sản phẩm mà bạn muốn. Ở doanh nghiệp chúng tôi, trước khi bạn cắt kim loại, bạn sử dụng máy tính để mô phỏng các ứng xử vật lý của sản phẩm để cắt giảm việc sửa đổi."

ANSYS thường phát triển phần mềm mô phỏng trong kỹ thuật, vật lý, cơ học kết cấu, đàn hồi, phân mảnh, và hơn nữa. Công nghệ ANSYS có thể cho bạn biết kết cấu tay cầm của tách cà phê thế nào cho khỏe, hoặc cánh máy bay sẽ có cấu tạo tối ưu như thế nào khi lướt trong không khí. Tuy nhiên, công ty cũng có khả năng để mô hình hóa khí động học của chất lỏng, phần mềm lý tưởng để lập bản đồ sự lây lan của bệnh cúm trong một không gian kín.

Vì vậy, trong nhiều năm, các nhà khoa học ở (Trung tâm tối ưu ) Centers for Excellence của FAA tại Đại học Purdue đã nghiên cứu mô phỏng ANSYS, để hiểu rõ thêm về các cơ chế mầm bệnh di chuyển trong cabin điều áp.

Trong máy bay, không khí liên tục được bơm vào từ cửa hút gió trên trần nhà và tái tạo lại qua lỗ thông hơi ở chân của hành khách, tạo ra mô hình luồng không khí khá phức tạp. "Cứ hai phút, có một hình thái hoàn toàn mới của không khí trong máy bay," Harwood nói.

Để thực hiện mô phỏng luồng không khí thực tế nhất có thể, các nhà nghiên cứu tại Purdue xem xét tất cả mọi thứ có thể ảnh hưởng đến tốc độ và hướng của dòng chảy không khí, từ vị trí của vòi phun điều hòa không khí trên cao với các dòng được tạo ra bởi tiếp viên hàng không khi họ đẩy thức ăn và đồ uống.

Xem xét tất cả các nhân tố này, các nhà khoa học có thể tạo ra hàng trăm tình huống khiến vi trùng và các chất ô nhiễm khác có thể lây lan trong máy bay. Sau đó, họ sử dụng những gì họ đã nghiên cứu được kiến nghị với FAA để tạo ra khu vực cabin tốt hơn và an toàn hơn.

Harwood nói "kể từ khi công việc này thực sự bắt đầu, bạn đã có môi trường hành khách cao cấp hơn. Đó là một chìa khóa quan trọng bảo vệ để chống lại bệnh cúm và các mầm bệnh khác."

Phần mềm ANSYS cũng giúp các Hãng hàng không cải thiện môi trường cabin của họ với giá rẻ. Bằng cách mô phỏng hệ thống điều hòa không khí mới như thế nào để sẽ tác động đến luồng không khí, các hãng hàng không có thể tìm ra hệ thống giảm mầm bệnh di chuyển với chi phí thấp nhất.

"Các hãng hàng không liên tục chiến đấu với các tác nhân bên ngoài như: hệ thống bạn đặt trong máy bay nhiều hơn, trọng lượng tăng lên và chi phí nhiều hơn," Harwood nói thêm. "Họ muốn các chuyến bay giá rẻ nhất nhưng cũng muốn hành khách của họ được khỏe mạnh.

Công nghệ của chúng tôi rất hữu ích bởi vì họ có thể biết họ có thể đạt được điều đó và cải thiện hiệu suất mà không mất chi phí."

Vi rút cúm H1N1 - CDC (Centers for Disease Control and Prevention)

Bài viết liên quan:

• Mô phỏng kỹ thuật buồng thu thập mẫu COVID-19 di động

• Tại sao khẩu trang kín khít lại bảo vệ bạn tối đa?

• Mô phỏng đánh giá hiệu quả giải pháp “giãn cách xã hội” trong dịch Covid-19

• Mô phỏng về dịch COVID-19

Nguồn: ANSYS

Làm ơn ghi rõ "Nguồn Advantech, Jsc." hoặc "Theo www.advantech.vn" nếu bạn muốn phổ biến thông tin này