受動喫煙によるタバコの煙の被害は深刻さを増し、世界的にもその防止施策が注目されている。　日本でも2018年7月に健康増進法が改正され、2020年の本格施行で屋内の喫煙は原則禁止されるが、企業・機関などで煙が漏れない喫煙専用室を設けた場合に限り、喫煙は容認されることとなる。しかし、喫煙室に満たされたタバコの煙を含む気流がどのように拡散するかは定量的に評価されていない。

　移動物体解析手法を用い人の出入りに関わる喫煙室からの煙の拡散を再現するシミュレーションを試みた。　喫煙室には実に様々なタイプのものが存在するが、ここではスライド式のドアをもつ実在の喫煙室を対象とした。

 

 

移動物体解析手法には構造格子でのEuler系技法の一種であるSuper Cartesian法と呼ぶ手法を用いている。　ここで用いたCFD解析手法のあらましは次のようである。

 

・基礎方程式：NS方程式,連続の式，濃度移流拡散方程式
・空間の離散化：不等間隔格子(最小格子間隔0.5m)
・時間の離散化：SMAC法 移流項：Hybrid中心差分
・乱流モデル：直接シミュレーション（DNS）
　初期条件：流速ゼロ　濃度：喫煙室以外はゼロ　駆動条件：移動物体平行移動・回転移動

 

移動物体気流シミュレーションの手順としては、
① 解析空間（固定）の作成：6.6m × 7.0m × 3.0m
② ドアモデル・人体モデル（移動物体）の作成。解析モデル作成は３次元CADを利用。
③ モーションの設定：平行移動，回転運動の設定を順次行った。　
④　人体は扉内側でドアが開ききるまで待機した後、秒速0.4m/secでドアを通過し、９０度方向転換してから執務室方向に秒速1.0m/secで移動する。　ドアは、人体通過後に閉じる設定になっている。