典型病毒在民机客舱内传播仿真模拟及应急策略研究

Air transport has become the main way of virus transmission, include SARS, influenza (H7N9) and pulmonary tuberculosis (TB).The virus has two infecting ways as air transmission and contact transmission in closed cabin environment. This project intends to use the experimental simulation and simulation method, by analyzing the domestic typical SARS air transmission case. A model of the probability of the virus transmission is established, and the flow field characteristics and the distribution of the pathogen of the air jet are experimentally measured. The real boundary conditions of the human cough and other behaviors are established by using the multiphase fluid dynamics coupled with the.diffusion of the virus. A complex network is established to simulate the contact propagation path, and the time and space discrete dynamic model also being established. Then using the cellular automata method simulates the transmission, growth and evolution of virus. Finally, the infection probability is calculated. This study reveals the mechanism of viral transmission from the perspective of simulation, experiment and case analysis, which is conducive to improve the industry department, enterprise and passenger emergency response capabilities, and.improving the civil aviation emergency management theory, which have important theoretical value and practical significance.

航空运输是非典（SARS）、流感（H7N9）和肺结核（TB）等病毒大范围传播的主要途径。针对病毒在封闭客舱环境下发生的空气传播和接触传播两种方式，本项目拟利用实验模拟和仿真方法，对国内典型SARS航空传播案例进行仿真和数值计算。建立病毒空气传播方式的传染概率模型，实验测量空气射流的流场特征以及病原体液滴分布规律。进一步建立浓度对流扩散方程，设置人体咳嗽等行为的真实边界条件，用多相流体力学耦合计算病毒流体扩散；建立复杂网络模拟病毒接触传播路径，建立时间和空间离散动力模型，仿真模型各项参数，追踪不同环境参数下的病毒扩散规律；利用元胞自动机仿真病毒接触传播方式，构造病毒生长演化模型，计算个体被感染概率。本研究从仿真模拟、实验计算和案例分析角度揭示了病毒传播机理，有利于提高行业主管部门、企业和乘客处突应急能力，完善民航突发事件应急管理理论基础，有较重要的理论价值和实践意义。

非典病毒、流感、肺结核等病毒可通过人与人的传播在最快时间内肆虐全球，航空运输是感染者实现传播的主要方式。全世界每年有数十亿人次通过航空出行，飞机客舱成为连接城市、国家和大洲进行全球蔓延病毒的重要场所。研究表明，通常乘客在乘坐飞机几小时旅行中暴露在低湿度、低湿度、低压缺氧、人与人近距接触的狭窄机舱内。病原体携带者咳嗽、打喷嚏或讲话都可以把带有病原体的液滴释放到空气中，通过空气传播或表面接触传播方式传给其他乘客或机组人员。本研究首先对表征呼吸活动产生液滴的尺寸及浓度进行研究，得到不同表征呼吸活动下液滴尺寸及浓度分布，然后进行客舱内流体环境进行分析，并建立客舱物理模型，确定边界条件，之后建立表面接触传播SIR微分方程模型及SIR元胞自动机模型，得出感染者数量随时间变化的趋势，之后对复杂环境下的多路径疾病空气传播及机舱内接触传播负载网络分别进行建模分析，最后计算机舱内疾病不同传播途径的感染风险并提出建议。研究病毒在民机客舱的传播机理和规律，拓展了病毒传播学理论的应用范围，完善了民航业突发事件应急管理的理论基础，对提高企业危机管理能力具有重要的理论指导意义。此外，研究结论有利于民航行业主管部门、运营企业制定一套预防和控制病毒传播的措施、法规行为规范，并在民航企业日常生产和运行管理中加以制度化、规范化和标准化，研究具有重要的实践意义。