Er zijn computersimulaties gebruikt om de luchtstroom en druppelverspreidingspatronen nauwkeurig te voorspellen in situaties waarin COVID-19 zich zou kunnen verspreiden. In het journaal Fysica van vloeistoffen , resultaten tonen het belang aan van de vorm van de ruimte bij het modelleren hoe met virus beladen druppeltjes door de lucht bewegen.

De simulaties worden gebruikt om stromingspatronen achter een wandelend individu te bepalen in ruimtes met verschillende vormen. De resultaten laten in sommige gevallen een hoger transmissierisico voor kinderen zien, zoals achter snel bewegende mensen in een lange smalle gang.

Eerdere onderzoeken met behulp van deze simulatietechniek hebben wetenschappers geholpen de invloed van objecten te begrijpen, zoals glazen barrières, ramen, airconditioners, en toiletten, op luchtstroompatronen en virusverspreiding. De vorige simulaties gingen meestal uit van een grote, open binnenruimte maar hebben geen rekening gehouden met het effect van nabijgelegen muren, zoals die in een smalle gang zouden kunnen bestaan.

Als een persoon die in een gang loopt hoest, hun adem verdrijft druppeltjes die rond en achter hun lichaam reizen, een kielzog vormen zoals een boot tijdens het varen een kielzog vormt in het water. Het onderzoek onthulde het bestaan ​​van een "recirculatiebel" direct achter de romp van de persoon en een lang kielzog dat achter hem uitstroomde op ongeveer heuphoogte.

"De stromingspatronen die we vonden zijn sterk gerelateerd aan de vorm van het menselijk lichaam, " zei auteur Xiaolei Yang. "Op 2 meter stroomafwaarts, het kielzog is bijna verwaarloosbaar op mondhoogte en beenhoogte, maar is nog steeds zichtbaar op heuphoogte."

Nadat de luchtstroompatronen waren bepaald, het onderzoek modelleerde de verspreiding van een wolk van druppels die uit de mond van de gesimuleerde persoon werden verdreven. Vooral de vorm van de ruimte rondom de bewegende persoon is van cruciaal belang voor dit deel van de berekening.

Er werden twee soorten verspreidingsmodi gevonden. In één modus, de wolk van druppeltjes maakt zich los van de bewegende persoon en zweeft ver achter die persoon, het creëren van een zwevende bel van met virus beladen druppeltjes. In de andere modus, de wolk is bevestigd aan de rug van de persoon, achter hen aan als een staart terwijl ze door de ruimte bewegen.

"Voor de vrijstaande modus, de druppelconcentratie is veel hoger dan voor de aangesloten modus, vijf seconden na een hoest, " zei Yang. "Dit vormt een grote uitdaging bij het bepalen van een veilige sociale afstand op plaatsen zoals een zeer smalle gang, waar een persoon virale druppels kan inademen, zelfs als de patiënt ver voor hem of haar is."

Het gevaar is vooral groot voor kinderen, aangezien in beide modi, de wolk van druppeltjes zweeft op een afstand boven de grond die ongeveer de helft van de hoogte van de besmette persoon is, met andere woorden, op mondhoogte voor kinderen.