De hostgenererade dropparna från en gående individ sprids olika i en smal korridor och ett öppet utrymme. I ett öppet utrymme, dropparna är spridda i ett stort område fästa vid personen; i trånga korridorer, dropparna koncentreras i en liten bubbla och lämnas längre bak. Kredit:Xiaolei Yang
Beräkningssimuleringar har använts för att exakt förutsäga luftflöde och droppspridningsmönster i situationer där COVID-19 kan spridas. I journalen Vätskors fysik , Resultaten visar vikten av utrymmets form för att modellera hur virusladdade droppar rör sig genom luften.
Simuleringarna används för att bestämma flödesmönster bakom en gående individ i utrymmen med olika form. Resultaten visar en högre överföringsrisk för barn i vissa fall, som till exempel bakom snabbt rörliga människor i en långsmal korridor.
Tidigare undersökningar med denna simuleringsteknik har hjälpt forskare att förstå inflytandet av föremål, som glasbarriärer, fönster, luftkonditioneringar, och toaletter, på luftflödesmönster och virusspridning. De tidigare simuleringarna har vanligtvis antagit en stor, öppet inomhusutrymme men har inte beaktat effekten av närliggande väggar, som de som kan finnas i en smal korridor.
Om en person som går i en korridor hostar, deras andetag driver ut droppar som färdas runt och bakom kroppen, bildar ett kölvatten på det sätt som en båt bildar ett kölvatten i vattnet när den färdas. Undersökningen avslöjade förekomsten av en "återcirkulationsbubbla" direkt bakom personens bål och ett långt kölvatten som strömmade ut bakom honom i ungefär midjehöjd.
"Flödesmönstren vi hittade är starkt relaterade till formen på människokroppen, " sa författaren Xiaolei Yang. "Vid 2 meter nedströms, vaken är nästan försumbar i munhöjd och benhöjd men är fortfarande synlig i midjehöjd."
I båda lägena, molnet av droppar svävar på ungefär halva höjden av den infekterade personen innan det når marken, indikerar högre risk för barn att andas in dropparna. Kredit:Xiaolei Yang
När luftflödesmönstren väl bestämts, undersökningen modellerade spridningen av ett moln av droppar som drevs ut från den simulerade personens mun. Formen på utrymmet som omger den rörliga personen är särskilt kritisk för denna del av beräkningen.
Två typer av spridningssätt hittades. I ett läge, molnet av droppar lossnar från den rörliga personen och svävar långt bakom den personen, skapa en flytande bubbla av virusfyllda droppar. I det andra läget, molnet är fäst på personens rygg, släpar efter dem som en svans när de rör sig genom utrymmet.
"För det fristående läget, droppkoncentrationen är mycket högre än för det bifogade läget, fem sekunder efter en hosta, ", sa Yang. "Detta utgör en stor utmaning när det gäller att bestämma ett säkert socialt avstånd på platser som en mycket smal korridor, där en person kan andas in virala droppar även om patienten är långt framför honom eller henne."
Faran är särskilt stor för barn, eftersom i båda lägena, molnet av droppar svävar på ett avstånd ovanför marken som är ungefär halva höjden av den smittade personen – med andra ord, i munhöjd för barn.
