物理科技生物学-PHYICA

跟踪蒸团队合影发咳嗽液滴的飞行轨迹

物理学 2022-05-16 23:59:13

美国物理研究所 再循环的气流,即尾流,可以在听众的前方(左)和后方(右)观察到

液滴可能被夹带和捕获在尾流中,从而显著改变其轨迹和命运

荣誉:高性能计算之星协会 正在进行的新冠肺炎大流行导致许多研究人员在不同的条件和环境下研究空气中的飞沫传播

最新的研究开始纳入流体物理学的重要方面,以加深我们对病毒传播的理解

在《流体物理学》的一篇新论文中,来自A*STAR高性能计算研究所的研究人员使用高保真气流模拟对液滴扩散进行了数值研究

科学家发现一个100微米的咳嗽液滴在2米每秒的风速下可以传播6

6米,在干燥空气条件下甚至更远

“除了戴口罩之外,我们发现社交距离通常是有效的,因为雾滴沉积在距离咳嗽至少1米的人身上会减少,”作者方耀良说

研究人员使用计算工具来解决复杂的数学公式,这些公式表示不同风速下以及受到其他环境因素影响时人体周围的气流和空气中的咳嗽液滴

他们还评估了一个人在某个邻近区域的沉积轮廓

典型的咳嗽会喷出成千上万个大小不等的液滴

科学家们发现,由于重力作用,大水滴会很快落在地面上,但即使没有风,咳嗽喷流也能喷出1米远

中等大小的水滴可以蒸发成更小的水滴,它们更轻,更容易被风携带,并且可以传播得更远

在t = 0时,两个相距1米的人在单次咳嗽中的液滴扩散(侧视图、俯视图)

52s,(b) t = 1s,(c) t = 3s,(d) t = 5s

荣誉:高性能计算之星协会 研究人员提供了一个更详细的雾滴扩散的图像,因为他们将病毒的生物学因素,如雾滴蒸发中的非挥发性成分,纳入了雾滴在空气中扩散的模型中

作者李红英说:“蒸发的水滴保留了不挥发的病毒成分,因此病毒载量有效地增加了。”

“这意味着,与较大的未蒸发液滴相比,蒸发液滴更容易被吸入肺部深处,从而导致呼吸道感染

" 这些发现也在很大程度上取决于环境条件,如风速、湿度水平和环境空气温度,并基于现有科学文献对COVID-19病毒生存能力的假设

虽然这项研究集中在热带环境下的室外空气传播,但科学家们计划将他们的发现应用于评估人群聚集的室内和室外环境的风险,如会议厅或露天剧场

这项研究还可以应用于设计优化舒适和安全的环境,例如考虑室内气流和空气传播病原体的医院房间

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