När covid-19-viruset fortsätter att spridas över hela världen, Att studera aerosol- och dropptransport inom olika miljöer kan hjälpa till att etablera effektiva, fysikinformerade åtgärder för att lindra virus. En av de viktigaste miljöerna för att snabbt få förståelse för spridningen av COVID-19 är inne i skolans klassrum.

Flödeshastighetsfördelning och partikelstorlek är nyckeln i aerosoltransport, vilket är ett av de huvudsakliga sätten att sprida covid-19, när aerosolpartiklar frigörs under utandning, talande, hosta, eller nysningar.

I Vätskans fysik , Forskare vid University of New Mexico använde beräkningsdynamik för vätskepartiklar för att utforska aerosoltransport inom en luftkonditionerad klassrumsmodell. De upptäckte att öppna fönster ökar andelen partiklar som lämnar systemet med nästan 40 %, samtidigt som det minskar aerosolöverföringen mellan människor inomhus.

"Nästan 70 % av utandade 1 mikron partiklar lämnar systemet när fönster är öppna, sa Khaled Talaat, en av författarna. "Och luftkonditioneringen tar bort upp till 50 % av partiklarna som släpps ut under utandning och samtal, men resten avsätts på ytor i rummet och kan komma ut i luften igen."

Partiklar överförs i betydande mängder (upp till 1 % av utandade partiklar) mellan elever – även på 2,4 meters (7,8 fot) avstånd på grund av luftflödet.

"Aerosolfördelningen i rummet är inte enhetlig, på grund av luftkonditionering och källplats, ", sa Talaat. "Elevens position i rummet påverkar sannolikheten att överföra partiklar till andra och att ta emot partiklar."

Forskarna blev förvånade över att finna att droppskärmar av glas placerade framför skrivbord avsevärt minskade överföringen av 1-mikron partiklar från en elev till en annan, enligt Talaat.

"Skärmar stoppar inte 1 mikron partiklar direkt, men de påverkar det lokala luftflödesfältet nära källan, som ändrar partikelbanorna, " sade han. "Deras effektivitet beror på källans position i förhållande till luftkonditioneringsdiffusorerna."

För nyöppning av skolan, gruppen rekommenderar att hålla fönster öppna när det är möjligt och att installera glasskärmar framför skrivbord. Studenter med högre risk för COVID-19-komplikationer kan sitta där de utsätts för färre partiklar, vilket kommer att bero på luftkonditioneringens layout i rummet.

"I vår modell, de bakre hörnen är de säkraste platserna, " sa Talaat.

Gruppen betonar vikten av att sanera händer - även utan kontakt med andras tillhörigheter - eftersom "partiklar kan överföras från en elev till andra elevers skrivbord eller kläder, etc., även när man hålls åtskilda med ett avstånd på 2,4 meter, " han sa.

Deras arbete belyser också vikten av effektiva filtrerings- och steriliseringssystem inom luftkonditioneringsapparater.

"Med tanke på betydelsen av luftkonditionering, det finns potential för optimering av HVAC-system i klassrum för att maximera partikelavlägsnandet, med tillräcklig ventilation, " sa Talaat.