人間が咳や呼吸をする際の流れはどうなっているのでしょう？ ここでは最新の知見に基づき、移流拡 散を伴う熱と濃度のシミュレーションを試みました。 本シミュレーションで留意しているのは次の点です。

＜気道から口蓋にかけてのエルボー形状を再現する。＞
あちこちのサイトで掲載されている咳や呼吸の CFD シミュレーションは、口を吹出し口として風速条件を設定しているものばかりです。 しかし、それでは口から出た気流の挙動は、実際とは大きく異なります。 人体では肺から気流が噴出し気道と口蓋を経てから外へ噴出するからです。 気道と口蓋で形成するエルボー形状のため、気流は複雑な流れを形成してから外部へ吹き出します。 単にノズル様の吹出し口から出た単純な噴流とは、自ずから風速分布や温度・濃度分布は違ってきます。 本シミュレーションではそれを再現しています。

＜体温で人体周りに発生している上昇気流を再現する。＞
人体の周りには体温により数 10cm/sec の上昇流（プリューム熱対流）が形成されています。 この熱対流によって、人は周辺の汚染された空気を吸う事から守られています。 人は、自分の身体に沿って上昇してきた、下方の比較的清浄な空気を吸っているのです。
但し、この上昇流を崩すような気流や、咳などの激しい呼気に出会った場合にはこの防御は効果が薄くなります。 本解析では、咳や呼吸などで、どの程度そのような現象が起こるのか検証してみました。

＜既存の文献から最も確からしい風速条件・熱条件を設定する。＞
咳や呼吸のシーケンスを再現するのは簡単ではありません。 咳も呼吸も定常流れではなく時間とともに刻々変化する非定常流れだからです。 咳を例にとれば、初速はおよそ 22m/sec。 これが 0,18 秒間続いて、その後は流速がゼロになります。 呼気の温度や濃度も、非定常で移流拡散する様子を捉える必要があります。 ここでは LES を使っています。

＜人体周りの熱対流＞
一人の大人は約 50kcal/時の熱量（顕熱）を発生していて、その熱によって人体周りには上昇流が常に起きています。 その風速は約 0.3m/sec で、顔の周りに気流のバリヤーを築いていると言えます。