Alors que de nombreuses personnes se réfugient à l’intérieur pour les mois d’hiver et que les gouttelettes respiratoires jouent un rôle majeur dans la propagation du COVID-19, la communauté scientifique s’intéresse de nouveau à la dynamique de leur propagation. La modélisation d’un tel comportement dans une variété de scénarios pour des particules dont la taille varie de moins de 1 micromètre à 1 000 micromètres s’avère difficile.
Les chercheurs décrivent la dispersion des gouttelettes générées par la toux des personnes lorsqu’elles montent et descendent des escaliers. Dans AIP Advances, d’AIP Publishing, Hongping Wang et son équipe montrent des modèles conduisant la façon dont les gouttelettes respiratoires tombent d’un mannequin à l’intérieur d’un tunnel d’eau, qui était incliné à différents angles pour imiter une personne montant et descendant des escaliers.
« Deux modèles différents de dispersion des gouttelettes sont observés en raison des différents flux de sillage. Ces résultats suggèrent que nous devrions tousser avec la tête baissée vers le sol pour nous assurer que la plupart des gouttelettes entrent dans la région du sillage. » A déclaré le chercheur Hongping Wang.
Le groupe a imprimé en 3D des mannequins en utilisant de la résine blanche, chacun avec un angle d’inclinaison différent pour représenter l’inclinaison vers l’intérieur que nous faisons naturellement en montant des escaliers et l’inclinaison vers l’arrière lorsque nous descendons.
Après avoir placé chaque mannequin dans le tunnel d’eau, ils ont introduit des microsphères de verre creuses dans le tunnel. Lorsqu’elles étaient éclairées par des lasers, les microsphères de verre permettaient de visualiser le mouvement d’écoulement derrière les mannequins. Ce champ d’écoulement, souvent appelé sillage, a été étudié à l’aide d’une technique appelée vélocimétrie par image de particules.
Dans les simulations informatiques, les particules situées plus bas que la tête et se déplaçant vers le sol ont été prises dans le sillage de chaque mannequin et se sont déplacées vers le bas. Il est apparu que les particules situées au-dessus de la tête étaient capables de se déplacer horizontalement sur des distances relativement importantes, comme si elles étaient émises depuis le sommet de la tête.
Pour les mannequins dont l’inclinaison reflétait la montée des escaliers, les particules se concentraient sous l’épaule et se déplaçaient vers le bas avec une courte distance de déplacement. Pour la simulation de la descente, les particules se dispersant au-dessus de la tête de la personne étaient transportées sur une longue distance.
« Le principal défi est de savoir comment utiliser les particules dans l’eau pour simuler les gouttelettes dans l’air », a déclaré Wang. « La partie la plus surprenante était que les particules situées plus haut que la tête peuvent parcourir une distance beaucoup plus longue que les particules situées plus bas que la tête en raison de l’induction du flux de sillage. »
Wang veut étudier les effets 3D de ce qui se passe lorsque des personnes réelles toussent en marchant dans des conditions expérimentales.
Source :
Image de rawpixel.com
