Sporing af flyvebane for fordampende hostedråber

Den igangværende COVID-19-pandemi har fået mange forskere til at studere luftbåren dråbeoverførsel under forskellige forhold og miljøer. De nyeste undersøgelser begynder at inkorporere vigtige aspekter af væskefysik for at uddybe vores forståelse af viral transmission.

I et nyt papir i Væskers fysik , forskere fra A*STAR's Institute of High Performance Computing gennemførte en numerisk undersøgelse af dråbespredning ved hjælp af high fidelity luftstrømssimulering. Forskerne fandt en enkelt 100 mikrometer hostedråbe under vindhastighed på 2 meter i sekundet kan rejse op til 6,6 meter og endnu længere under tørre luftforhold på grund af dråbe fordampning.

"Ud over at bære en maske, vi fandt, at social distancering generelt var effektiv, da dråbeudfældning viser sig at være reduceret på en person, der er mindst 1 meter fra hosten, "sagde forfatteren Fong Yew Leong.

Forskerne brugte beregningsværktøjer til at løse komplekse matematiske formuleringer, der repræsenterer luftstrøm og luftbårne hostedråber omkring menneskekroppe ved forskellige vindhastigheder og når de påvirkes af andre miljøfaktorer. De vurderede også aflejringsprofilen på en person i en bestemt nærhed.

En typisk host udsender tusinder af dråber i et stort størrelsesområde. Forskerne fandt store dråber bosat hurtigt på jorden på grund af tyngdekraften, men kunne projiceres 1 meter af hostestrålen selv uden vind. Mellemstore dråber kan fordampe til mindre dråber, som er lettere og lettere båret af vinden, og disse rejste videre.

Forskerne giver et mere detaljeret billede af dråbespredning, da de inkorporerede virusets biologiske overvejelser, såsom det ikke -flygtige indhold i dråbeinddampning, til modellering af luftbåren spredning af dråber.

"En fordampende dråbe bevarer det ikke -flygtige virusindhold, så den virale belastning øges effektivt, "sagde forfatteren Hongying Li." Det betyder, at fordampede dråber, der bliver til aerosoler, er mere modtagelige for at blive indåndet dybt ind i lungen, som forårsager infektion lavere ned i luftvejene, end større ufordampede dråber. "

Disse fund er også meget afhængige af miljøforholdene, såsom vindhastighed, fugtighedsniveauer, og omgivende lufttemperatur, og baseret på antagelser fra eksisterende videnskabelig litteratur om COVID-19-virusets levedygtighed.

Mens denne forskning fokuserede på udendørs luftbåren transmission i en tropisk kontekst, forskerne planlægger at anvende deres fund til at vurdere risiko i indendørs og udendørs omgivelser, hvor folkemængder samles, såsom konferencelokaler eller amfiteatre. Forskningen kan også anvendes til at designe miljøer, der optimerer komfort og sikkerhed, såsom hospitalsrum, der tegner sig for indendørs luftstrøm og luftbåren patogenoverførsel.