I processi fisici dettagliati e i percorsi coinvolti nella trasmissione di COVID-19 non sono ancora ben compresi. I ricercatori hanno deciso di utilizzare strumenti avanzati di fluidodinamica computazionale su supercomputer per approfondire la comprensione della trasmissione e fornire una valutazione quantitativa di come i diversi fattori ambientali influenzano le vie di trasmissione e il rischio di infezione aerea.

Un focolaio in un ristorante in Cina è stato ampiamente segnalato come una forte prova della trasmissione di COVID-19 indotta dal flusso d'aria. Ma mancava un'indagine dettagliata su come avvenisse esattamente la trasmissione.

Perché alcune persone sono state infettate mentre altre nella stessa area no? Quale ruolo specifico hanno svolto la ventilazione e l'aria condizionata nella trasmissione delle malattie? Esplorare queste domande può aiutare a sviluppare misure preventive più mirate per migliorare la nostra sicurezza.

In Fisica dei Fluidi, , Jiarong Hong e colleghi dell'Università del Minnesota riferiscono di utilizzare metodi di simulazione avanzati per catturare i flussi complessi che si verificano quando il flusso d'aria fredda dei condizionatori d'aria interagisce con il pennacchio caldo di un tavolo da pranzo e il trasporto di particelle che caricano virus all'interno di tali flussi.

"La nostra simulazione cattura vari fattori fisici, compreso il flusso d'aria turbolento, effetto termico, trasporto di aerosol in turbolenza, limitata efficienza di filtrazione dei condizionatori d'aria, così come la complessa geometria dello spazio, tutto ciò gioca un ruolo nella trasmissione aerea, " ha detto Hong.

Sebbene di recente siano stati condotti molti studi di simulazione al computer sulla trasmissione aerea di COVID-19, pochi collegano direttamente la previsione della simulazione fluidodinamica computazionale ad alta fedeltà con gli effettivi focolai di infezione segnalati attraverso il tracciamento dei contatti.

Questo lavoro è il primo caso realistico simulato e collegato direttamente con la previsione della simulazione.

"È stato reso possibile da strumenti computazionali avanzati utilizzati nella nostra simulazione, che può catturare i flussi complessi e il trasporto di aerosol e altri fattori multifisici coinvolti in un ambiente realistico, "Ha detto Hong.

I risultati mostrano un notevole legame diretto tra le regioni ad alto indice di esposizione agli aerosol e i modelli di infezione segnalati all'interno del ristorante, che fornisce un forte supporto alla trasmissione per via aerea in questo focolaio ampiamente riportato.

Utilizzando l'analisi della struttura del flusso e la tracciabilità inversa delle traiettorie dell'aerosol, i ricercatori hanno inoltre individuato due potenziali vie di trasmissione che sono attualmente trascurate:la trasmissione causata da aerosol che si alzano da sotto un tavolo e la trasmissione dovuta a aerosol di rientro associati a un'efficienza di filtrazione limitata dei condizionatori d'aria.

"Il nostro lavoro evidenzia la necessità di maggiori misure preventive, come schermare più adeguatamente sotto il tavolo e migliorare l'efficienza di filtrazione dei condizionatori d'aria, "Hong ha detto. "Ancora più importante, la nostra ricerca dimostra la capacità e il valore di strumenti di simulazione al computer ad alta fedeltà per la valutazione del rischio di infezione aerea e lo sviluppo di misure preventive efficaci".