呼吸道飞沫传播的流体力学机制
近期,《Physics of Fluids 》刊登了中国科学院力学研究所何国威研究员科研团队关于呼吸道飞沫传播的流体力学机制的研究进展,报道了咳嗽气流和飞沫的运动规律。
呼吸道飞沫是病毒传播的重要途径。携带病毒的飞沫在咳嗽产生的高速气流作用下能传播数米之远。研究咳嗽气流对飞沫的影响对于理解病毒传播机理和制定疾病防控策略具有重要的实际意义。我们采用多种流体力学实验手段,例如流动显示技术、粒子图像测速技术以及粒子图像追踪技术等,研究了咳嗽气流和飞沫的运动规律。实验结果表明:气流对流速度随时间呈衰减;飞沫的平均速度约为6米/秒。结合飞沫蒸发的理论模型,本研究进一步阐明了蒸发效应对飞沫运动的影响:当飞沫直径小于100微米或者直径大于500微米且出口速度大于5米/秒时,飞沫的传播距离将超过2米(图15)。本研究还探讨了气候变化对飞沫传播的影响。该工作对理解呼吸道飞沫传播的流体力学机制具有重要意义。
该论文得到了国家自然科学基金委“非线性力学的多尺度问题研究”基础科学中心项目(基金号 11988102)的支持。论文链接:DOI: 10.1063/5.0033849。
图15. 咳嗽气流和飞沫的运动规律
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