起初，视频展示了一架拥挤的客机的虚拟内部。突然，一名坐在中间的乘客“打了个喷嚏”。数以百计的五彩粒子被喷射到空中，形成一团彩虹色的云，飘荡在所有人头顶上。云消散后，粒子四处飞散，飘向了坐在病患乘客旁边的几个倒霉鬼。
最终，粒子散布在整个机舱，但坐在“喷嚏者”左边和右边的人感染的风险最高。
这段模拟视频揭示了流感病毒粒子在加压机舱内传播的众多途径之一。模拟这些高空传播的传染情景，是 ANSYS 的工作，这家公司专注于精密模拟软件。ANSYS 利用计算流体动力学来模拟飞机内的气流模式，以帮助航空公司和卫生官员追踪流感病毒粒子在39,000英尺高空是如何分布的。您可以在下方观看他们的模拟视频。
“粒子被着色是为了展示物质的去向，”ANSYS 航空航天与国防行业总监 Robert Harwood 解释道，他告诉《大众科学》杂志。“这些液滴被气流带走，并被转移到整个机舱。它们实际上传播得很远。”
虽然埃博拉病毒的传播可能人人皆知，但重要的是要记住，埃博拉病毒不是空气传播的病原体。如果有人在飞机上打喷嚏，您不会感染埃博拉。而流感，确实是通过空气传播的，并且在美国构成更大的威胁，每年影响数千万美国人，根据美国疾病控制与预防中心的数据，导致高达49,000人死亡。
“这些液滴被气流带走，并被转移到整个机舱。它们实际上传播得很远。”
由于流感疫苗不能提供100%的保护，卫生官员一直在寻找减少病毒传播的方法。为此，他们经常求助于飞机——这是病原体最有效的旅行方式之一。飞机机舱挤满了数百名乘客，无法逃脱，可以成为流感的完美滋生地；只需要一名生病的乘客就能引发传播。
自2002年SARS爆发以来，流感病毒粒子在飞机上的传播方式一直是 美国联邦航空管理局 关注的问题。“世界各地都爆发了疫情，亚洲、非洲和欧洲，”Harwood 说。“之所以发生得如此之快，是因为人们登上了飞机并传播了病原体。”
SARS爆发后，FAA成立了 航空器客舱环境研究卓越中心，以确保飞机乘客的安全和健康。该项目测试了多种新的病原体追踪技术，包括新的客舱传感系统和污染缓解技术。正是在那时，ANSYS 的模拟技术才进入了航空领域。
“传统的工程方法是，你有一个想法，建造一个模型或原型，进行测试，然后进行修改，直到你得到想要的产品，”Harwood 说。“我们所在的行业，在实际加工之前，我们会用电脑来模拟该产品的物理行为，以减少修改。”
ANSYS 通常开发用于工程、物理、结构力学、弹性、碎裂等领域的仿真软件。他们的技术可以告诉你咖啡杯的把手是否足够坚固，或者飞机机翼在空气中是否具有最佳的升力和阻力。然而，该公司也能够模拟流体的空气动力学，使其软件非常适合绘制流感在密闭空间内的传播图。因此，多年来， FAA 在普渡大学卓越中心的科学家们一直在研究 ANSYS 的模拟，以更深入地了解加压机舱内病原体传播的机制。
在飞机内部，空气从天花板的进气口不断被泵入，并通过乘客脚部的通风口排出，这使得气流模型非常复杂。Harwood 说：“每隔两分钟，飞机里就会有全新的一批空气。”为了使气流模拟尽可能真实，普渡大学的研究人员会考虑所有可能影响气流速度和方向的因素，从头顶空调喷嘴的位置到空乘人员推食物和饮料车时产生的气流。
考虑到所有这些变量，科学家们可以创建数百种关于细菌和其他污染物在飞机内传播的场景。然后，他们利用所学知识向 FAA 提出建议，以创建更好、更安全的客舱区域。Harwood 说：“自这项工作真正开始以来，您已经看到了更先进的乘客环境。这是对抗流感和其他细菌的一个关键的保护战场。”
ANSYS 的软件还能帮助航空公司以较低的成本改善其客舱环境。通过模拟新的空调系统如何影响气流，航空公司可以找出哪些系统能以最低的成本减少细菌传播。
Harwood 说：“航空公司一直在进行一项权衡：你在飞机上安装的系统越多，飞机的重量就越大，成本也越高。”“他们希望航班成本最低，同时希望乘客健康。我们的技术很有用，因为他们可以看到如何在不牺牲成本的情况下实现这一目标并提高性能。”
