Le goccioline generate dalla tosse da un individuo che cammina si disperdono in modo diverso in uno stretto corridoio e in uno spazio aperto. In uno spazio aperto, le goccioline sono disperse in una vasta gamma attaccata alla persona; in stretti corridoi, le goccioline sono concentrate in una piccola bolla e sono lasciate più indietro. Credito:Xiaolei Yang
Le simulazioni computazionali sono state utilizzate per prevedere con precisione il flusso d'aria e i modelli di dispersione delle goccioline in situazioni in cui potrebbe diffondersi il COVID-19. Nel diario Fisica dei fluidi , i risultati mostrano l'importanza della forma dello spazio nel modellare il modo in cui le goccioline cariche di virus si muovono nell'aria.
Le simulazioni vengono utilizzate per determinare i modelli di flusso dietro un individuo che cammina in spazi di forma diversa. I risultati rivelano in alcuni casi un rischio di trasmissione più elevato per i bambini, come dietro persone che si muovono rapidamente in un corridoio lungo e stretto.
Precedenti indagini che utilizzano questa tecnica di simulazione hanno aiutato gli scienziati a comprendere l'influenza degli oggetti, come barriere di vetro, finestre, condizionatori, e servizi igienici, sui modelli di flusso d'aria e sulla diffusione del virus. Le simulazioni precedenti hanno generalmente assunto un grande, spazio interno aperto ma non hanno considerato l'effetto delle pareti vicine, come quelli che potrebbero esistere in uno stretto corridoio.
Se una persona che cammina in un corridoio tossisce, il loro respiro espelle goccioline che viaggiano intorno e dietro il loro corpo, formare una scia nel modo in cui una barca forma una scia nell'acqua mentre viaggia. L'indagine ha rivelato l'esistenza di una "bolla di ricircolo" direttamente dietro il busto della persona e una lunga scia che scorreva dietro di loro all'incirca all'altezza della vita.
"I modelli di flusso che abbiamo trovato sono fortemente legati alla forma del corpo umano, " ha detto l'autore Xiaolei Yang. "A 2 metri a valle, la scia è quasi trascurabile all'altezza della bocca e delle gambe, ma è ancora visibile all'altezza della vita."
In entrambe le modalità, la nuvola di goccioline si libra a circa metà altezza della persona infetta prima di raggiungere il suolo, indicando un rischio maggiore per i bambini di inalare le goccioline. Credito:Xiaolei Yang
Una volta determinati i modelli di flusso d'aria, l'indagine ha modellato la dispersione di una nuvola di goccioline espulse dalla bocca della persona simulata. La forma dello spazio che circonda la persona in movimento è particolarmente critica per questa parte del calcolo.
Sono stati trovati due tipi di modalità di dispersione. In una modalità, la nuvola di goccioline si stacca dalla persona in movimento e galleggia molto dietro quell'individuo, creando una bolla galleggiante di goccioline cariche di virus. Nell'altra modalità, la nuvola è attaccata alla schiena della persona, trascinandosi dietro come una coda mentre si muovono nello spazio.
"Per la modalità distaccata, la concentrazione delle goccioline è molto più alta rispetto alla modalità allegata, cinque secondi dopo un colpo di tosse, " ha detto Yang. "Questo rappresenta una grande sfida nel determinare una distanza sociale di sicurezza in luoghi come un corridoio molto stretto, dove una persona può inalare goccioline virali anche se il paziente è molto di fronte a lui o lei".
Il pericolo è particolarmente grande per i bambini, poiché in entrambe le modalità, la nuvola di goccioline si libra a una distanza dal suolo che è circa la metà dell'altezza della persona infetta, in altre parole, a livello della bocca per i bambini.
