湍流分子通信信道中空气传播病原体传输表征的计算方法
流体动力学
2023-11-07 v1 信号处理
医学物理
摘要
空气传播病原体传输机制在 COVID-19 等传染病传播中起着关键作用。本工作中，我们从分子通信视角提出一种计算流体动力学(CFD)方法，对湍流信道中经载病原体颗粒的空气传播病原体传输进行建模与统计表征。为此，咳嗽诱发的湍流流场以及液滴与气溶胶的湍流扩散，分别采用雷诺平均纳维-斯托克斯方程耦合可实现 模型与离散随机游走模型建模。通过 CFD 模拟器实现的仿真，获得了接收颗粒数的统计数据。对这些数据后处理，以得到接收中湍流效应的统计表征并推导感染概率。我们的结果表明，湍流对感染概率具有不规则影响，表现为以正态与威布尔分布加权和为形式的多峰分布。此外，研究表明湍流分子通信信道可经由多峰（即加权正态分布之和）或稳定分布来表征，取决于空气流速。
引用
@article{arxiv.2305.01412,
title = {A Computational Approach for the Characterization of Airborne Pathogen Transmission in Turbulent Molecular Communication Channels},
author = {Fatih Gulec and Falko Dressler and Andrew W. Eckford},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.01412},
year = {2023}
}
备注
Accepted to be published in IEEE Transactions on Molecular, Biological and Multi-Scale Communications