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(jìn)入室內(nèi)，呼吸道飛沫是 傳播的主要因素，科學(xué)界對(duì)它們傳播背后的動(dòng)態(tài)重新產(chǎn)生了興趣。在各種場景中對(duì)尺寸范圍從小于 1 微米到 1,000 微米的粒子的這種行為進(jìn)行建模被證明具有挑戰(zhàn)性。
研究人員描述了人們?cè)谏舷聵翘輹r(shí)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(tuán)隊(duì)展示了驅(qū)動(dòng)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(jìn)入尾流區(qū)域。”
這組使用白色樹脂的 3D 打印人體模型，每個(gè)人體模型都有不同的傾斜角度，代表我們上樓梯時(shí)自然的傾斜和我們走下時(shí)的后傾。
將每個(gè)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(shí)，玻璃微球提供了一種可視化人體模型背后流動(dòng)運(yùn)動(dòng)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(jìn)行研究的。
在計(jì)算機(jī)模擬中，低于頭部并向地面移動(dòng)的粒子被每個(gè)人體模型的尾跡捕獲并向下移動(dòng)。看起來頭頂上方的粒子能夠水平移動(dòng)相對(duì)較遠(yuǎn)的距離，就好像它們是從頭頂發(fā)射出來的一樣。
對(duì)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(dòng)。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(shí)驗(yàn)條件下走路時(shí)咳嗽時(shí)會(huì)發(fā)生什么的 3D 效果。
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