La dynamique des fluides montre pourquoi vous devriez porter des masques à l’extérieur pour éviter l’exposition au coronavirus

Large Eddy Simulation Cough Jet
Grand jet contre la toux de simulation de Foucault

Grand modèle de simulation de tourbillon représentant l’évolution d’un jet de toux. Crédit : Institut indien de technologie de Bombay

Le vent soufflant dans la même direction que la toux peut augmenter la transmission virale.

Alors que la variante delta hautement infectieuse du coronavirus continue de se propager aux États-Unis, les directives des Centers for Disease Control and Prevention recommandent même aux vaccinés de porter des masques à l’intérieur pour éviter l’exposition et la transmission.

Cependant, ce que les gens devraient faire à l’extérieur est moins clair.

Dans Physique des fluides, par AIP Publishing, des chercheurs de l’Indian Institute of Technology de Bombay ont découvert que lorsqu’une personne tousse à l’extérieur, le vent circulant dans la même direction peut propager le virus plus rapidement sur de plus longues distances que dans des conditions calmes.

“L’étude est importante en ce qu’elle met en évidence le risque d’infection accru que pourrait entraîner une toux dans la même direction que le vent”, a déclaré le co-auteur Amit Agrawal. « Sur la base des résultats, nous recommandons de porter des masques à l’extérieur, en particulier par temps venteux. »

Grand jet de toux de modèle de simulation de Foucault

Grand modèle de simulation de tourbillon représentant l’évolution d’un jet de toux. Crédit : Institut indien de technologie de Bombay

D’autres directives, telles que tousser dans un coude ou tourner le visage en toussant, doivent être suivies pour réduire la transmission lors de la socialisation à l’extérieur.

La plupart des études modélisent le flux de toux à l’aide de bouffées d’air ou d’un simple profil de pulsation. Mais une vraie toux est plus compliquée, présentant un écoulement turbulent avec des structures tourbillonnantes proéminentes tourbillonnant comme des mini tourbillons.

Pour étudier ces tourbillons, les chercheurs ont utilisé une grande simulation de tourbillons, un modèle numérique en dynamique des fluides numérique qui simule la turbulence. Ils ont modélisé des jets de toux dans des conditions venteuses et dans des conditions calmes représentant un environnement intérieur typique.

Ces simulations montrent que même une légère brise d’environ 5 mph prolonge la distance sociale effective d’environ 20 %, de 3 à 6 pieds à 3,6 à 7,2 pieds, selon la force de la toux. À 9-11 mph, la propagation du virus augmente en distance et en durée.

Les chercheurs ont découvert que les tourbillons permettent à de plus grosses gouttelettes de persister dans l’air plus longtemps qu’on ne le pense généralement, augmentant ainsi le temps nécessaire pour diluer adéquatement la charge virale dans l’air frais. Au fur et à mesure que le jet de toux évolue et se propage, il interagit avec le vent circulant dans la même direction, et les plus grosses gouttelettes infectées sont piégées dans les tourbillons du jet au lieu de tomber relativement rapidement au sol sous l’effet de la gravité.

“L’augmentation du temps de séjour de certaines des plus grosses gouttelettes augmentera la charge virale transmise par le jet de toux et, par conséquent, les risques d’infection”, a déclaré Agrawal. “Dans l’ensemble, l’étude met en évidence des risques accrus d’infection en présence même d’une légère brise.”

Référence : « Effet du co-écoulement sur la dynamique des fluides d’un jet contre la toux avec des implications dans la propagation de COVID-19[femininePar Sachidananda Behera, Rajneesh Bhardwaj et Amit Agrawal, 12 octobre 2021, Physique des fluides.
DOI : 10.1063/5.0064104

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