¬аше окно в мир —јѕ–
 
Ќовости —татьи јвторы —обыти€ ¬акансии Ёнциклопеди€ –екламодател€м
—татьи

12 феврал€ 2021

Autodesk CFD на службе здравоохранени€. ѕроект Hospital Twin

јлексей ¬ид€кин, эксперт по направлению инженерного анализа и расчетов, компани€ Ђѕќ»Ќ“ї

¬ид€кин


 аждый уважающий себ€ производитель —јѕ– об€зательно имеет в портфолио программный продукт дл€ анализа гидрогазодинамики. Ёто закономерно, ведь такие решени€ позвол€ют выполн€ть большой круг задач: от расчета движени€ жидкостей в насосах до воздушных потоков в жилых микрорайонах. » Autodesk не отстает от других вендоров. –ешение вендора Autodesk CFD, пожалуй, €вл€етс€ рекордсменом по широте областей использовани€. Ќо проект, о котором € хочу рассказать вам сегодн€, по-насто€щему удивил мен€ и моих коллег, потому что на этот раз Autodesk CFD отлично показал свои возможности в области здравоохранени€.

Autodesk CFD Hospital Twin Autodesk CFD Hospital Twin

Hospital Twin Ц это проект цифрового двойника больницы, созданный специалистами компании Royal HaskoningDHV. ≈го суть заключаетс€ в том, что сначала на основе физических данных строитс€ точна€ цифрова€ модель помещени€, после чего на ней проводитс€ симул€ци€ реальных процессов, происход€щих в больнице.
Autodesk CFD Hospital Twin

–ассмотрим реальное применение цифрового двойника на примере модернизации операционных. ≈Є целью было не только правильное размещение оборудовани€ дл€ удобства медицинских манипул€ций, но и минимизаци€ риска распространени€ внутрибольничных инфекций. ƒело в том, что лечение пациентов в —Ўј в большинстве случаев оплачиваетс€ страховыми компани€ми. Ќо вот лечение от инфекций, полученных в стенах больницы, не покрываетс€ этими выплатами. » клиники вынуждены полностью финансировать такое лечение из своего бюджета. ѕоэтому предотвращение внутрибольничных инфекций, помимо безопасности персонала и пациентов, имеет важное экономическое значение.

ѕомещение операционной Ц сердце больницы, где пространство продумано до мелочей, а свободное место практически отсутствует. —ложна€ система включает в себ€ персонал, мебель, медицинское оборудование и осветительные приборы Ц и всЄ это неизбежно вли€ет на движение воздушных потоков. — помощью Autodesk CFD компании Royal HaskoningDHV удалось определить оптимальную конструкцию вентил€ции дл€ эффективного воздухообмена в стерильном помещении.

Autodesk CFD Hospital Twin

–ассмотрим, как шла работа над проектом Hospital Twin. —начала команда создала цифровую модель помещени€ в Revit, после чего еЄ нужно было адаптировать дл€ расчетов в Autodesk CFD. ћы знаем, что программа использует метод конечных элементов, и если элементов будет слишком много, эффективность анализа снизитс€. «начит, необходимо упростить модель. ѕри этом важно помнить, что операционное помещение содержит в себе множество предметов, каждый из которых вли€ет на поведение воздушных потоков, и пренебрежение каким-либо элементом может радикально сказатьс€ на точности CFD-расчета. «десь на помощь призвали Fusion 360. ќн позволил упростить трехмерную модель дл€ подготовки к анализу, сохранив при этом детализацию наполнени€ зала. Ёто стало возможным благодар€ загрузке во Fusion 360 библиотеки объектов, присутствующих в больнице. “аким образом, команда смогла не только наполнить трехмерную модель комнаты, но и редактировать еЄ, мен€€ расположение предметов дл€ разных итераций расчета.
Autodesk CFD Hospital Twin

ѕосле этого модель перенесли в Autodesk 3ds Max дл€ последующего рендеринга. Ётот шаг не €вл€етс€ об€зательным дл€ работы Autodesk CFD. ќн, скорее, предназначен дл€ удобства презентации модели, так как позвол€ет адаптировать объект дл€ работы в виртуальной реальности. Ќадев VR-очки, можно очутитьс€ внутри цифровой модели и прин€ть решение об изменении дизайна помещени€, расстановке оборудовани€ и так далее. Ќо уж если мы рассматриваем проект детально, € решил рассказать и об этом его этапе.
Autodesk CFD Hospital Twin

—ледующий шаг Ц симул€ци€ движени€ воздушных потоков в Autodesk CFD. — его помощью можно легко выполнить анализ поступлени€ и удалени€ загр€знений. ¬ы сможете увидеть, что именно происходит при этом внутри помещени€. ѕрограмма позвол€ет сравнить несколько вариантов конфигурации вентил€ционной системы, а режим анимации покажет, как движутс€ частицы. Ќапример, на картинке ниже видно, как на движение воздуха вли€ют лампы. «ачастую проектировщики не придают значени€ таким детал€м.
Autodesk CFD Hospital Twin

“акже большое значение имеет расположение решеток вентил€ции. ѕрежде чем использовать диффузоры, их поведение было смоделировано в Autodesk CFD. ¬ результате стало видно, что возле одного диффузора воздух как бы прилипает к стене, что делает неэффективной его работу. „тобы лучше представить поведение потока, было проведено натурное испытание Ц на диффузор пустили дым и убедились, что больша€ его часть распростран€етс€ вдоль стены, скаплива€сь в углу.
Autodesk CFD Hospital Twin

ќборудование над операционным столом тоже вли€ет на движение воздушных потоков. ¬ результате моделировани€ была получена диаграмма скорости, котора€ говорит о том, что под лампами образуютс€ зоны засто€, а под экранами присутствуют завихрени€. ƒл€ подтверждени€ снова были проведены натурные испытани€, которые подтвердили данные Autodesk CFD.  онечно, такое поведение воздуха неблагопри€тно дл€ пациента, наход€щегос€ на операционном столе.
Autodesk CFD Hospital Twin

ƒл€ исправлени€ данной ситуации лампы были заменены на модель другой формы. ѕосле проведени€ повторного моделировани€, разница оказалась очевидной. ¬ы можете увидеть два результата симул€ции движени€ потоков воздуха на изображени€х ниже.
Autodesk CFD Hospital Twin

Ќо это еще не всЄ. ќказалось, что источником опасности €вл€етс€ и медперсонал. „тобы минимизировать потенциальный вред, нужно было грамотно настроить систему кондиционировани€. Ќа изображении ниже представлен результат моделировани€ загр€знений, исход€щих от людей.
Autodesk CFD Hospital Twin

»менно так, шаг за шагом, провод€ всЄ новые расчеты и посто€нно измен€€ наполнение и расстановку предметов в операционной, команда Royal HaskoningDHV смогла определить оптимальную схему дл€ эффективного выведени€ из зала загр€знений, несущих потенциальную опасность дл€ пациентов. «адача противодействи€ распространению внутрибольничных инфекций была решена с минимальными временными и финансовыми затратами.

Ќо это не единственный пример эффективного применени€ Autodesk CFD дл€ нужд больницы. ѕолучение лицензии на оказание медицинской де€тельности зависит от соответстви€ больницы посто€нно возрастающим требовани€м безопасности. „тобы отвечать им, больницам часто приходитс€ измен€ть существующие конструкции помещений и вспомогательных систем. » мы понимаем, что объем инвестиций в такую модернизацию имеет огромное значение. ¬иртуальное моделирование помогает добитьс€ поставленных целей с минимальными затратами.

Ќа изображении ниже вы видите диаграммы изоповерхности скорости 0,5 м/сек. ¬ерхн€€ картинка Ч это существующа€ конфигураци€, на средней изображена проверка вли€ни€ воздушного экрана, а нижн€€ показывает результат с применением дополнительных воздуховодов. ћоделирование с различными скорост€ми показало, что оптимального варианта можно добитьс€ усовершенствованием некоторых деталей, без необходимости мен€ть всю систему. “акое решение позволило больнице успешно пройти сертификацию и сэкономить достаточно много денег.

Autodesk CFD Hospital Twin

ƒруга€ сложна€ задача Ц создание оптимальной вентил€ции в гибридных операционных комнатах. ¬ этом пространстве традиционна€ операционна€ зона сочетаетс€ с большим количеством диагностического оборудовани€: ћ–“- и  “-сканерами, ангиографическими системами, аппаратами ”«». —ложность заключаетс€ в том, что это оборудование необходимо посто€нно перемещать. «десь также находитс€ применение возможност€м Autodesk CFD и Fusion 360. —отрудникам Royal HaskoningDHV и коллегам из Autodesk удалось определить удачное расположение воздуховодов благодар€ множеству итераций конфигурации помещени€ во Fusion 360 и моделированию движени€ потоков воздуха на каждом этапе в Autodesk CFD. ¬ итоге команда добилась решени€, которое устроило всех.
Autodesk CFD Hospital Twin

“аким образом, Autodesk CFD успешно показал свое применение в столь неожиданной дл€ себ€ области, как здравоохранение. —тоит отдать должное и его верному спутнику Ц Fusion 360. Ётот тандем позвол€ет оперативно работать с 3D-модел€ми и проводить расчет потоков. ќпыт показывает, что наиболее эффективные решени€ наход€тс€ на пересечении разных дисциплин или областей. “ак и с программными продуктами Autodesk Ц если найти точки их пересечени€, вы получите потр€сающий по скорости и эффективности



¬акансии:

јктуальное обсуждение

RSS-лента комментариев

-->

ƒавид Ћевин
ƒавид Ћевин
ќт редактора: Dassault Systèmes и софтверна€ республика
ѕроект ЂЌародное —јѕ–-интервьюї

—лучайна€ стать€:

«адачи управлени€ промышленными объектами через создание ÷ифрового двойника [...] — »рина „иковска€, советник директора ќќќ ЂЅюро ≈—√ї (12 ма€ 2021)
isicad Top 10

—амые попул€рные материалы

   ‘орумы isicad:

isicad-2010 isicad-2008
isicad-2006 isicad-2004

ќ проекте

ѕриглашаем публиковать на сайте isicad.ru новости и пресс-релизы о новых решени€х и продуктах, о проводимых меропри€ти€х и другую информацию. јдрес дл€ корреспонденции - info@isicad.ru

ѕроект isicad нацелен на

  • укрепление контактов между разработчиками, поставщиками и потребител€ми промышленных решений в област€х PLM и ERP...
ѕодробнее

»нформаци€ дл€ рекламодателей


¬се права защищены. © 2004-2021 √руппа компаний «Ћ≈ƒј—»

ѕерепечатка материалов сайта допускаетс€ с согласи€ редакции, ссылка на isicad.ru об€зательна.
¬ы можете обратитьс€ к нам по адресу info@isicad.ru.