普通病房飛沫污染物傳播特性與評價

張桉康，張華玲，劉 鵬

(重慶大學(xué) 土木工程學(xué)院，重慶 400045)

自豬流感、SARS、禽流感、COVID-19等傳染性疾病爆發(fā)以來，對微生物感染控制的科學(xué)探索不再局限于微生物學(xué)家或醫(yī)學(xué)科學(xué)家，流體力學(xué)可以做為研究微生物傳播特性的重要手段。醫(yī)院空調(diào)病房相對封閉且微生物污染相對集中，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)能有效控制病房內(nèi)微生物污染物的傳播，預(yù)防病房人員的交叉感染。普通病房的微生物污染物的主要來源為室外空氣、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、人體呼吸活動和室內(nèi)潮濕部位等，其中，人體呼吸活動產(chǎn)生的飛沫是病房微生物污染的重要來源。病人在呼吸、說話和咳嗽時會從口部產(chǎn)生含有致病菌的飛沫污染物，增大醫(yī)護(hù)與陪護(hù)人員的感染風(fēng)險。據(jù)統(tǒng)計，SARS期間，北京和香港地區(qū)醫(yī)院的醫(yī)護(hù)人員感染率接近20%，臺灣地區(qū)醫(yī)院的醫(yī)護(hù)人員感染率高達(dá) 30%[1]。Wei等[2-3]對人體呼吸活動產(chǎn)生的飛沫在室內(nèi)環(huán)境中的釋放、傳播和擴散特性進(jìn)行了綜述，并強調(diào)氣流組織的影響至關(guān)重要。因此，應(yīng)建立良好的病房通風(fēng)氣流組織，快速將飛沫污染物排除，防止病房人員的交叉感染。

由于CFD 方法具有實用性強、可靠性好等優(yōu)點，能夠?qū)κ覂?nèi)氣流組織進(jìn)行科學(xué)地預(yù)測和評價，文中通過CFD方法重點關(guān)注空調(diào)病房內(nèi)病人產(chǎn)生的飛沫污染物在室內(nèi)空間的傳播特性，其中，飛沫污染源的粒徑、數(shù)目、速度和溫度等是CFD模擬研究的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。Papineni[4]采用光學(xué)粒子計數(shù)器(OPC)和分析透射電子顯微鏡(AEM)對人體呼吸和咳嗽飛沫粒徑進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)其粒徑均呈雙峰值分布，健康人呼吸產(chǎn)生的飛沫粒徑范圍為0～2.5 μm，90%都小于1 μm。Nicas等[5]建立了飛沫蒸發(fā)粒徑隨時間的變化函數(shù)，當(dāng)飛沫水分完全蒸發(fā)時，飛沫核粒徑約為飛沫初始粒徑的44%。Chao等[6]采用干涉成像儀(IMI)和粒子圖像測速儀(PIV)對呼吸、咳嗽產(chǎn)生的飛沫數(shù)目進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)呼吸產(chǎn)生的飛沫數(shù)目為112～6 720個；咳嗽產(chǎn)生的飛沫數(shù)目為 947～2 085個；Gupta等[7-8]認(rèn)為呼吸速度隨時間呈正弦函數(shù)變化，咳嗽速度隨時間呈伽瑪分布函數(shù)關(guān)系；Hoppe[9]發(fā)現(xiàn)當(dāng)不考慮環(huán)境溫度對飛沫的影響時，飛沫溫度與人體溫度相等?？梢姡捎谘芯空卟捎玫膶嶒灧椒ú煌?，咳嗽產(chǎn)生的飛沫粒徑分布的實測值差異較大，分析這些實驗數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)人體咳嗽產(chǎn)生的飛沫粒徑范圍大都在0～200 μm之間，依據(jù)Wells[10]純水飛沫蒸發(fā)—沉降曲線，初始粒徑大于160 μm的飛沫受重力作用，未完全蒸發(fā)之前就會沉降至2 m以下。文中基于已有文獻(xiàn)的相關(guān)實驗數(shù)據(jù)，通過分析整理獲得CFD模擬的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

同時，國內(nèi)外學(xué)者對空調(diào)房間內(nèi)顆粒污染物的運動規(guī)律也進(jìn)行了大量的研究。Zhang等[11]采用拉格朗日法對室內(nèi)顆粒物在3種送風(fēng)方式的濃度分布特征進(jìn)行模擬；通過實驗發(fā)現(xiàn)，下送風(fēng)方式排除室內(nèi)顆粒物的能力最強，但飛沫污染物在傳播時存在蒸發(fā)，與普通固體顆粒物的傳播存在差異。Chao等[12]指出粒徑大于87.5 μm的飛沫主要受到重力作用而沉降，而粒徑小于45 μm的飛沫則主要隨空氣傳播，但在模擬時則將飛沫污染源的速度設(shè)置為穩(wěn)態(tài)，與實際情況偏離較大。Ji等[13]采用離散相模型研究了相對濕度與氣流組織形式對病人呼出的感染性飛沫在病房內(nèi)的蒸發(fā)、空間分布與擴散距離的影響，模擬結(jié)果顯示大多數(shù)飛沫在變成飛沫核或沉積之前集中在人體口部±0.5 m范圍內(nèi)，但模擬中僅考慮飛沫的呼出而沒有考慮吸入，且飛沫速度為常數(shù)。孫煒[14]利用單顆粒隨機軌道模型模擬空調(diào)病房內(nèi)病人咳嗽飛沫的濃度分布，指出下送風(fēng)形式排除室內(nèi)飛沫的效率要比置換通風(fēng)和混合通風(fēng)高，但在模擬時僅考慮了1次咳嗽產(chǎn)生的飛沫。Li 等[15]通過實驗測試和CFD模擬2種方法對2個站立的人之間呼出飛沫的暴露水平進(jìn)行了研究，得出1.5 m為區(qū)分飛沫短距離傳播與遠(yuǎn)距離傳播的臨界距離，但模擬時僅模擬了呼吸模式下飛沫的暴露水平而沒有考慮咳嗽模式。

筆者采用CFD模擬方法，探尋空調(diào)病房內(nèi)飛沫污染物在上送上回、貼附射流和上送下回3種氣流組織下的傳播規(guī)律。與現(xiàn)有研究相比，文中在模擬方法上有所改進(jìn)。首先，模擬時考慮人體飛沫傳播過程的蒸發(fā)特性；其次，醫(yī)護(hù)人員只考慮呼吸活動，而病人在前60 s內(nèi)咳嗽4次且每次持續(xù)1 s，其余時間均為呼吸活動；另外，呼吸產(chǎn)生的飛沫粒徑簡化為均勻分布[16]，咳嗽產(chǎn)生的飛沫粒徑按不同粒徑范圍所占平均百分?jǐn)?shù)，結(jié)合離散相模型中Rosin-Rammler分布給出其粒徑分布函數(shù)；最后，編寫UDF程序并寫入Fluent描述病人呼吸與咳嗽產(chǎn)生飛沫的非穩(wěn)態(tài)速度分布。通過分析模擬數(shù)據(jù)，對3種氣流組織形式排除病房飛沫污染物能力進(jìn)行初步評價，找出飛沫污染物去除效率最好的氣流組織形式。

1 研究方法

1.1 物理模型構(gòu)建

文中對重慶市3家綜合醫(yī)院的普通病房進(jìn)行了現(xiàn)場調(diào)研，發(fā)現(xiàn)普通病房內(nèi)最常見的氣流組織形式為上送上回和貼附射流，而上送下回則是規(guī)范手冊中推薦的氣流組織形式，故選擇這3種氣流組織形式來開展模擬研究。物理模型依據(jù)重慶市某綜合醫(yī)院的雙人普通病房，尺寸為長7.5 m、寬3.5 m、高3 m，采用ICEM CFD 16.0建立物理模型，建模時將人員頭部與軀體分別簡化為正方體和長方體，人體飛沫污染源全部由口部噴出，口部尺寸為長20 mm×寬20 mm，病房衛(wèi)生間門關(guān)閉，縫隙設(shè)置為寬0.2 m×高2.1 m。不同氣流組織營造的實質(zhì)為房間送、回風(fēng)口位置的調(diào)整，3種典型氣流組織病房的物理模型如圖1所示。

圖1 病房3種氣流組織的物理模型Fig. 1 The physical model of general ward under three typical air distribution forms

1.2 數(shù)學(xué)模型描述

選擇Fluent 16.0作為CFD模擬軟件，模擬時對數(shù)學(xué)模型進(jìn)行如下假設(shè)：

1)病房氣密性良好，不考慮房間的滲漏風(fēng)量；

2)室內(nèi)空氣為常溫、低速、常物性、不可壓縮的牛頓流體湍流流動；

3)沫顆粒之間不發(fā)生凝并、破碎現(xiàn)象，且不考慮飛沫顆粒的存活與衰減特性；

4)沫污染物僅由人體口部噴射而出，無其他來源。

因為空調(diào)病房空氣為湍流流動，且RNG k-ε模型的計算速度快、結(jié)果準(zhǔn)確，故選擇RNG k-ε模型進(jìn)行求解，采用壁面函數(shù)法模擬近壁面區(qū)的流動[17]。Fluent中規(guī)定體積分?jǐn)?shù)小于10%的飛沫和顆粒負(fù)載流動，應(yīng)采用離散相模型，房間中飛沫體積分?jǐn)?shù)遠(yuǎn)小于10%，因此選擇離散相模型模擬飛沫噴射與傳播過程?？紤]到離散相與連續(xù)相的相互作用，且病房內(nèi)粒徑小的飛沫長時間懸浮于空氣中，采用非穩(wěn)態(tài)離散相模型并開啟兩相相間耦合計算來模擬飛沫濃度分布。

為了更貼合實際，還需對數(shù)學(xué)模型進(jìn)行設(shè)置。首先，考慮到飛沫的蒸發(fā)特性，將其視為含有一定飛沫核的液滴，選用Droplet作為飛沫污染物的材料，采用通用有限速率化學(xué)反應(yīng)模型模擬飛沫中水分的蒸發(fā)過程，不勾選Reaction化學(xué)反應(yīng)模型。其次，根據(jù)文獻(xiàn)[18]，人體呼吸的噴射速度為正弦函數(shù)，咳嗽的噴射速度為脈沖函數(shù)，設(shè)置病人在前60 s內(nèi)咳嗽4次，每次持續(xù)時間為1 s，其余時間都在呼吸，這種動態(tài)過程需要借助UDF(用戶自定義函數(shù))編程來解決。數(shù)學(xué)模型的求解首先利用SIMPLEC算法求解穩(wěn)態(tài)的連續(xù)相流場，得到穩(wěn)定的溫濕度流場后，再加入離散相模型并采用PISO算法進(jìn)行非穩(wěn)態(tài)的兩相相間耦合計算，直至收斂[19]。

1.3 模型邊界條件

病房圍護(hù)結(jié)構(gòu)、病床等表面邊界條件均根據(jù)現(xiàn)場實際表面條件進(jìn)行設(shè)置，進(jìn)口和出口邊界條件設(shè)置如表1所示。

表1 進(jìn)口和出口邊界條件Table 1 Inlet and outlet boundary conditions

周期為4 s，呼氣為正值，吸氣為負(fù)值，咳嗽氣流速度簡化為脈沖函數(shù)

周期為15 s；病人和健康人員呼吸活動的氣流速度如圖2所示。

②開啟了離散相模型，進(jìn)口邊界條件需選擇逃逸(escape)，表示離散相穿過邊界形成逃逸，終止軌道的計算。

圖2 病人和健康人員呼吸活動的氣流速度Fig. 2 The air velocity of respiratory activities of patients and healthy people

1.4 飛沫污染源的設(shè)置

根據(jù)現(xiàn)有文獻(xiàn)分析可以得到飛沫粒徑和數(shù)目等參數(shù)，參數(shù)設(shè)置如表2所示。

表2 飛沫污染物主要參數(shù)設(shè)置Table 2 The main parameter-settings of droplet contaminations

圖3 咳嗽飛沫粒徑分布(0～200 μm)Fig. 3 The distribution of droplet size generated by coughing(0～200 μm)

2 結(jié)果分析

2.1 模型的驗證

為了驗證CFD計算模型選擇的正確性，采用文獻(xiàn)[12]中的實測數(shù)據(jù)對文中選擇的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行驗證，依據(jù)文獻(xiàn)中病房的相關(guān)物理參數(shù)建立的物理模型，如圖5所示。模擬時飛沫污染源粒徑設(shè)置為實驗中的峰值粒徑12 μm。邊界條件根據(jù)文獻(xiàn)給出的情況進(jìn)行設(shè)置。數(shù)學(xué)模型的選擇設(shè)置同文中2.2節(jié)。Fluent模擬結(jié)果與實驗結(jié)果對比,如圖6所示。可見，在飛沫噴出后開始一段時間，飛沫的運動軌跡隨時間變化的模擬結(jié)果與實驗結(jié)果有較大的偏差，其余的大部分時間變化趨勢相同，總體差異不大，說明文中采用的數(shù)學(xué)模型及UDF程序可以較為準(zhǔn)確地模擬病房內(nèi)飛沫污染物的蒸發(fā)擴散。

圖5 三人間病房簡化物理模型Fig. 5 The simplified physical model of triple general ward

圖6 模擬數(shù)據(jù)與實驗數(shù)據(jù)對比Fig. 6 The comparison between simulation results and experimental results

2.2 上送上回

醫(yī)院空調(diào)病房目前普遍采用上送上回氣流組織形式，上部回風(fēng)更方便布置回風(fēng)管路，同時可以帶走病房照明燈具的散熱量，適用于有一定美觀要求的普通病房。該氣流組織形式下病房內(nèi)飛沫傳播模擬結(jié)果，如圖7所示。圖中的飛沫濃度是指單位空間體積內(nèi)所含飛沫的質(zhì)量，單位為kg/m3。

圖7 病人與醫(yī)護(hù)人員口部截面的飛沫濃度云圖(15 s)Fig. 7 The contour of droplet concentration on the cross section of patient and medical staff’s mouth (15 s)

由圖7(a)可知，15 s時圖中右側(cè)靠近窗戶的病人咳嗽產(chǎn)生的飛沫，由于靠窗一側(cè)天花板處病房排風(fēng)口的抽吸作用，導(dǎo)致飛沫朝病房窗戶側(cè)擴散，粒徑大的飛沫往地面沉降；相鄰病床的病人產(chǎn)生的飛沫則會隨咳嗽氣流向上擴散，朝著圖中左側(cè)病房入口天花板處的回風(fēng)口方向運動。表明2個病人呼吸和咳嗽時產(chǎn)生的飛沫在擴散過程中相互影響較小。

由圖7(b)可知，15 s時圖中左側(cè)靠近窗戶的病人咳嗽產(chǎn)生的飛沫會朝站立的醫(yī)護(hù)或陪護(hù)人員呼吸區(qū)附近擴散，對病房健康人員的影響較大；相鄰病床的病人產(chǎn)生的飛沫只有少量往病人口部上方擴散，大部分不會進(jìn)入醫(yī)護(hù)或陪護(hù)人員呼吸區(qū)。

為了更加清晰地表示飛沫在房間擴散分布的情況，利用MATLAB軟件編程，將房間按0.4 m×0.4 m×0.4 m劃分為多個小立方體，每個小立方體內(nèi)的飛沫個數(shù)計算在其中心點位置，表示該小立方體內(nèi)個數(shù)濃度，得到不同粒徑飛沫個數(shù)濃度分布圖，如圖8所示(圖中紅色*為病人嘴部位置，紅色+為陪護(hù)或醫(yī)護(hù)嘴部的位置，藍(lán)色*或+為嘴部投影到地面的位置，圖中色彩條表示小立方體內(nèi)的飛沫數(shù)目)[22]。從圖8可知，飛沫噴出后15～300 s，不同粒徑的飛沫在病房已充分?jǐn)U散。在2位病人與2位健康人員呼吸區(qū)內(nèi)的不同粒徑飛沫平均個數(shù)濃度隨時間變化，如表3所示。

圖8 不同時刻不同粒徑飛沫的個數(shù)濃度空間分布圖(個/m3) (A.粒徑<0.1 μm；B.粒徑為0.1～3 μm；C.粒徑為3～10 μm；D.粒徑>10 μm)Fig. 8 Spatial distribution of number concentration of droplet with different particle size at different time (A. Particle size<0.1 μm; B. The particle size between 0.1 μm to 3 μm; C. Particle size between 3 μm to 10 μm; D. Particle size>10 μm)

表3 不同粒徑飛沫呼吸區(qū)平均個數(shù)濃度隨時間變化(個/m3)

由表3可知，B類飛沫個數(shù)濃度最大，且A、C、D 3種粒徑范圍的飛沫個數(shù)濃度呈先升后降的趨勢。這是因為A、C、D 3類飛沫均為咳嗽產(chǎn)生，咳嗽結(jié)束其數(shù)量不再增加，飛沫在病房內(nèi)擴散蔓延或被排除，且大粒徑飛沫會沉降，導(dǎo)致濃度降低；而B類飛沫由呼吸和咳嗽共同產(chǎn)生，呼吸一直在繼續(xù)，飛沫數(shù)量不斷增加，所以對于健康人員，其呼吸區(qū)飛沫個數(shù)濃度會增加，直到飛沫的產(chǎn)生與排除達(dá)到平衡為止，但是對于病人，由于咳嗽產(chǎn)生的氣流的推動作用，會使病人呼吸區(qū)內(nèi)由呼吸活動產(chǎn)生的B類飛沫的個數(shù)減少，故病人呼吸區(qū)內(nèi)B類飛沫濃度呈先降后升的趨勢。

2.3 貼附射流

貼附射流是另一種廣泛應(yīng)用于醫(yī)院普通病房中的氣流組織形式，利用射流的附壁效應(yīng)增大射程，通常安裝在病房入口處，回風(fēng)口位于風(fēng)機盤管下部，占用空間小。該氣流組織形式下的模擬結(jié)果,如圖9所示。

圖9 病人與醫(yī)護(hù)人員口部截面的飛沫濃度云圖(15 s)Fig. 9 The contour of droplet concentration on the cross section of patient and medical staff’s mouth (15 s)

由圖9(a)可知，15 s時圖中左側(cè)病人周圍的飛沫濃度較大，原因是在貼附射流氣流組織形式下，2個病人均處在回流區(qū)，飛沫釋放后會向病房入口側(cè)回風(fēng)口擴散，圖中右側(cè)病人呼出的飛沫會影響相鄰病人，容易引起相鄰病人的交叉感染，存在安全風(fēng)險。

由圖9(b)可知，15 s時醫(yī)護(hù)或陪護(hù)人員呼吸區(qū)平面內(nèi)飛沫濃度較小，但由于回流的作用，病人產(chǎn)生的飛沫會流經(jīng)站立的醫(yī)護(hù)或陪護(hù)人員呼吸區(qū)，因此醫(yī)護(hù)或陪護(hù)人員受到感染的風(fēng)險較大。

該送風(fēng)方式下在2位病人與2位健康人員呼吸區(qū)內(nèi)的不同粒徑飛沫平均個數(shù)濃度隨時間變化,如表4所示。

表4 不同粒徑飛沫呼吸區(qū)平均個數(shù)濃度隨時間變化(個/m3)Table 4 Average number concentration of droplet with different particle size in respiratory area at different time

由表4可知，B類飛沫個數(shù)濃度最大，因為回流區(qū)的存在，A、B、C 3種粒徑飛沫在病人呼吸區(qū)個數(shù)濃度均比上送上回氣流組織形式下的低，而在健康人員呼吸區(qū)個數(shù)濃度均比上送上回氣流組織形式下的高，D類飛沫由于回流區(qū)和沉降的作用濃度越來越低，貼附射流氣流組織形式下產(chǎn)生的飛沫污染物對健康人員的影響較大。

2.4 上送下回

上送下回為文獻(xiàn)[23]推薦的送風(fēng)方式，送風(fēng)口送入房間的氣流先流經(jīng)醫(yī)護(hù)人員呼吸區(qū)域，再流向病人，最后由病床下部回風(fēng)口排出，病房氣流組織模擬結(jié)果如圖11所示。

圖10 病人與醫(yī)護(hù)人員口部截面的飛沫濃度云圖(15 s)Fig. 10 The contour of droplet concentration on the cross section of patient and medical staff’s mouth (15 s)

由圖10(a)可知，15 s時圖中右側(cè)靠近窗戶的病人產(chǎn)生的飛沫受底部回風(fēng)作用，迅速向病床側(cè)下方回風(fēng)口聚集，而圖中相鄰病床病人產(chǎn)生的飛沫受送風(fēng)氣流影響，先向病房入口側(cè)運動，再向下部回風(fēng)口流動，病人之間發(fā)生交叉感染的概率較小。

由圖10(b)可知，15 s時病人產(chǎn)生咳嗽飛沫會朝站立醫(yī)護(hù)或陪護(hù)人員呼吸區(qū)附近擴散，但由于送風(fēng)氣流的推進(jìn)與下部回風(fēng)口的抽吸，能較快排出醫(yī)護(hù)人員呼吸區(qū)，建議醫(yī)護(hù)或陪護(hù)人員在病房送風(fēng)口下部區(qū)域活動。

上送下回氣流組織形式下不同粒徑飛沫在2位病人與2位健康人員呼吸區(qū)內(nèi)的平均個數(shù)濃度隨時間變化如表5所示。

表5 不同粒徑飛沫呼吸區(qū)平均個數(shù)濃度隨時間變化(個/m3)Table 5 Average number concentration of droplet with different particle size in respiratory area at different time

由表5可知，當(dāng)飛沫充分?jǐn)U散至整個病房時，健康人員呼吸區(qū)不同粒徑飛沫個數(shù)濃度與另外2種氣流組織形式相比最低，而病人呼吸區(qū)B類飛沫個數(shù)濃度較高，這是因為上送下回氣流組織形式的回風(fēng)口位于病床下部，離病人呼吸區(qū)較近。上送下回氣流組織形式對病房內(nèi)健康人員更為有利。

2.5 污染物排除效果評價

從模擬結(jié)果可知，上送下回送風(fēng)方式由于回風(fēng)口位于病房床頭下部，靠近污染源，能維持室內(nèi)較低的飛沫污染物個數(shù)濃度，排除室內(nèi)飛沫污染物的能力最強。文中采用通風(fēng)效率Ev(t)來評價不同氣流組織下送風(fēng)氣流對房間不同位置污染物的排除效果，Ev(t)越大說明送風(fēng)氣流對房間某一位置污染物的排除效果好，反之，Ev(t)越小，說明送風(fēng)氣流對房間某一位置污染物的排除效果差[24]。Ev(t)計算式為

(1)

式中，Ce(t)為t時刻排風(fēng)口污染物個數(shù)濃度，個/m3；Co(t)為t時刻送風(fēng)口污染物個數(shù)濃度，個/m3；C(t)為t時刻評價區(qū)域污染物個數(shù)濃度，個/m3?？稍O(shè)送風(fēng)口濃度Co(t)=0，式(1)簡化為

(2)

此時，通風(fēng)效率為某時刻排風(fēng)口處的飛沫污染物個數(shù)濃度與工作區(qū)個數(shù)濃度之比，根據(jù)模擬結(jié)果，計算得到不同氣流組織形式下病房內(nèi)健康人員呼吸區(qū)通風(fēng)效率，如圖11所示。

圖11 不同氣流組織形式下健康人員呼吸區(qū)通風(fēng)效率對比Fig. 11 The time-varying ventilation efficiency in respiratory area of medical staff under three typical air distribution forms

由圖11可知，上送下回氣流組織形式通風(fēng)效率在健康人員呼吸區(qū)內(nèi)均大于上送上回和貼附射流氣流組織形式，300 s時上送下回氣流組織形式通風(fēng)效率約為0.34，上送上回氣流組織形式通風(fēng)效率約為0.24，貼附射流氣流組織形式通風(fēng)效率約為0.12，同樣說明上送下回氣流組織形式排除室內(nèi)飛沫污染物的能力最強。

3 結(jié) 論

針對空調(diào)病房內(nèi)病人產(chǎn)生的飛沫污染物在室內(nèi)空間的傳播特性，基于文獻(xiàn)與現(xiàn)場調(diào)研獲得現(xiàn)有綜合醫(yī)院空調(diào)病房氣幾種常見流組織形式，以及人體呼吸活動產(chǎn)生飛沫的粒徑、數(shù)目、速度和溫度等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，運用Fluent軟件建立了病房物理模型與飛沫污染物蒸發(fā)擴散模型，借助軟件的開放接口用戶自定義函數(shù)(UDF)編寫程序作為人體4次咳嗽與呼吸結(jié)合的飛沫噴射過程的速度輸入條件。分析模擬飛沫在病房內(nèi)的蒸發(fā)擴散與遷移，得到以下結(jié)論：

1)上送上回、貼附射流和上送下回3種氣流組織下，粒徑在0.1～3 μm之間B類飛沫在病人與健康人員呼吸區(qū)域個數(shù)濃度都最大，且1～5 μm的粒子可進(jìn)入肺深處，對人體造成的危害較大。300 s時上送上回氣流組織形式下，B類飛沫在健康人員呼吸區(qū)域個數(shù)濃度超過2 500個/m3，貼附射流超過4 200個/m3；而上送下回氣流組織形式下，B類飛沫在健康人員呼吸區(qū)域個數(shù)濃度只有1 500個/m3左右，比上送上回低40%，比貼附射流氣流組織形式低近70%，說明上送下回氣流組織形式排除飛沫污染物效果更好。

2)對比上送上回、貼附射流和上送下回3種氣流組織形式，300 s時在站立健康人員呼吸區(qū)域，即健康人員距地面高度1.6 m處的通風(fēng)效率，上送上回氣流組織形式通風(fēng)效率約為0.24，貼附射流氣流組織形式通風(fēng)效率約為0.12，上送下回氣流組織形式通風(fēng)效率約為0.34，說明上送下回氣流組織形式排除病房飛沫污染物的能力最強。

3)目前醫(yī)院病房常采用的貼附射流氣流組織形式對病原微生物飛沫污染物的排除效果較差，容易造成室內(nèi)人員的交叉感染，建議普通病房采用上送下回氣流組織形式。