Американские физики впервые построили гидродинамическую модель распространения коронавируса в кондиционируемых помещениях и выявили два новых потенциальных пути движения вирусных частиц в воздухе. Результаты исследования опубликованы в журнале Physics of Fluids.
Несмотря на то, что уже больше года внимание ученых во всем мире приковано к новому коронавирусу, физические процессы и пути его распространения еще недостаточно изучены.
Исследователи из Университета Миннесоты построили модель гидродинамики движения вируса и количественно оценили, как различные факторы окружающей среды влияют на пути передачи и риск заражения воздушно-капельным путем. Отдельное внимание авторы уделили роли вентиляции и кондиционированию воздуха в замкнутых помещениях на примере конкретного ресторана в Гуанчжоу в Китае, который в разгар пандемии стал одним из очагов распространения инфекции.
Для этого они использовали передовые вычислительные мощности суперкомпьютера, что впервые позволило смоделировать захват вирусных частиц сложными потоками, которые возникают, когда холодный воздух от кондиционеров взаимодействует с горячим шлейфом, поднимающимся от стола.
"Наше моделирование учитывает различные физические параметры, включая потоки воздуха, тепловой эффект, перенос аэрозолей в условиях турбулентности, ограниченную эффективность фильтрации кондиционеров, а также сложную геометрию пространства. Все это играет роль в передаче вируса по воздуху, — приводятся в пресс-релизе Американского института физики слова руководителя исследования Цзярон Хона (Jiarong Hong). — Это стало возможным благодаря передовым вычислительным инструментам, используемым в нашем моделировании, которые могут фиксировать сложные потоки и перенос аэрозолей, а также другие мультифизические факторы, задействованные в реальных условиях".
Хотя в последнее время было выполнено множество цифровых симуляций передачи COVID-19 по воздуху, эта работа — первый случай высокоточного моделирования, основанного на реальной ситуации. Полученные показатели авторы имели возможность сравнить со статистикой фактически заболевших посетителей выбранного для модели ресторана.
Используя анализ структуры потока и отслеживание траекторий аэрозолей, исследователи выявили два дополнительных потенциальных пути передачи вируса по воздуху, которые в настоящее время упускаются из виду: поток теплых аэрозолей, поднимающийся из-под стола, и обратный поток воздуха, проходящий через кондиционеры с ограниченной эффективностью фильтрации.
В связи с этим, авторы предлагают ввести дополнительные меры безопасности против COVID-19 в замкнутых кондиционируемых помещениях: экранирование пространства под столами и повышение эффективности фильтрации кондиционеров.
На какие шишы?