Динаміка рідини показує, чому потрібно носити маски на відкритому повітрі, щоб запобігти зараженню коронавірусом

Вітер, що дме в тому ж напрямку, що і кашель, може посилити передачу вірусу.

Оскільки вкрай заразний дельта -тип коронавірусу продовжує поширюватися по Сполучених Штатах, вказівки Центрів з контролю та профілактики захворювань навіть рекомендують носити маски у приміщенні, щоб запобігти зараженню та передачі.

Однак, що мають робити люди ззовні, незрозуміло.

в фізика рідин За даними AIP Publishing, дослідники з Індійського технологічного інституту в Бомбеї виявили, що коли людина кашляє на свіжому повітрі, вітри, що течуть в одному напрямку, можуть поширювати вірус швидше на більші відстані, ніж у спокійних умовах.

“Дослідження є значним, оскільки воно вказує на підвищений ризик зараження, яке може бути викликане кашлем у тому ж напрямку, що і вітер”,-сказав співавтор Аміт Агравал. “За результатами ми рекомендуємо носити маски на відкритому повітрі, особливо у вітряну погоду”.

Велика імітаційна модель Едді, що представляє еволюцію струменя кашлю. Автор: Індійський технологічний інститут, Бомбей

Щоб зменшити передачу при спілкуванні на свіжому повітрі, слід дотримуватися інших вказівок, таких як кашель у лікоть або відвернення обличчя під час кашлю.

Більшість досліджень моделює потік кашлю за допомогою простого подиху повітря або імпульсної котушки. Але справжній кашель є більш складним, він показує бурхливий потік з виразними вихровими структурами, що кружляють, як маленькі вихори.

Щоб дослідити ці вихри, дослідники використали велике моделювання вихрових хвиль, чисельну модель в обчислювальній динаміці рідини, яка імітує турбулентність. Вони розробили свої струмені кашлю в прохолодному і спокійному середовищі, що представляє типове внутрішнє середовище.

Це моделювання показує легкий вітерець приблизно 5 миль на годину, що поширює ефективну соціальну дистанцію приблизно на 20%, від 3-6 футів до 3,6-7,2 футів, залежно від сили кашлю. При швидкості 9-11 миль / год поширення вірусу збільшується на відстані та тривалості.

Дослідники виявили, що вихори дозволяють більшим краплям зберігатися в повітрі довше, ніж зазвичай вважається, збільшуючи час, необхідний для адекватного розведення вірусного навантаження на свіжому повітрі. У міру того, як струмінь кашлю розвивається і поширюється, він реагує на потік вітру в тому ж напрямку, і більші уражені краплі потрапляють у вихри літака, а не падають відносно швидко на землю під дією сили тяжіння.

“Збільшення часу перебування деяких більших крапель збільшить вірусне навантаження, що передається через струмінь від кашлю, і, у свою чергу, ймовірність зараження”, – сказав Агравал. “В цілому, дослідження підкреслює підвищену ймовірність зараження навіть за наявності легкого вітру”.

Довідка: «Вплив спільного потоку на динаміку рідини площини кашлю з наслідками для дифузії COVID-19Сачідананда Бехера, Раджніш Бхардвай та Аміт Агравал, 12 жовтня 2021 р. фізика рідин.
DOI: 10.1063/5.0064104