2022年1月5日整理發(fā)布：華盛頓，2022 年 1 月 4 日——隨著許多人在冬季進入室內(nèi)，呼吸道飛沫是 傳播的主要因素，科學(xué)界對它們傳播背后的動態(tài)重新產(chǎn)生了興趣。在各種場景中對尺寸范圍從小于 1 微米到 1,000 微米的粒子的這種行為進行建模被證明具有挑戰(zhàn)性。
研究人員描述了人們在上下樓梯時咳嗽產(chǎn)生的飛沫的分散情況。在AIP出版的AIP Advances 中，王宏平和他的團隊展示了驅(qū)動呼吸道飛沫如何從水隧道內(nèi)的人體模型上落下的模型，該模型以不同的角度傾斜以模擬人上下樓梯。
“由于尾流的不同，觀察到了兩種不同的液滴分散模式，”王說。“這些結(jié)果表明，我們應(yīng)該低著頭咳嗽，以確保大部分飛沫進入尾流區(qū)域。”
這組使用白色樹脂的 3D 打印人體模型，每個人體模型都有不同的傾斜角度，代表我們上樓梯時自然的傾斜和我們走下時的后傾。
將每個人體模型放入水隧道后，他們將空心玻璃微球引入隧道。當(dāng)被激光照射時，玻璃微球提供了一種可視化人體模型背后流動運動的方法。這種流場，通常稱為尾流，是使用一種稱為粒子圖像測速法的技術(shù)進行研究的。
在計算機模擬中，低于頭部并向地面移動的粒子被每個人體模型的尾跡捕獲并向下移動。看起來頭頂上方的粒子能夠水平移動相對較遠的距離，就好像它們是從頭頂發(fā)射出來的一樣。
對于傾斜反映上樓梯的人體模型，粒子集中在肩部下方并以較短的行程向下移動。為了模擬下降，散布在人頭上的粒子被攜帶很長一段距離。
“主要的挑戰(zhàn)是如何使用水中的粒子來模擬空氣中的液滴，”王說。“最令人驚訝的部分是，由于尾流的感應(yīng)，高于頭部的粒子可以比低于頭部的粒子傳播更長的距離。”
王想研究真人在實驗條件下走路時咳嗽時會發(fā)生什么的 3D 效果。
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