Flux recirculés, à savoir se réveille, sont observées à la fois à l'avant du toux (à gauche) et à l'arrière de l'auditeur (à droite). Une goutte peut être entraînée et piégée dans le sillage, modifiant considérablement sa trajectoire et son destin. Crédit :A*STAR Institute of High Performance Computing
La pandémie actuelle de COVID-19 a conduit de nombreux chercheurs à étudier la transmission des gouttelettes en suspension dans l'air dans différentes conditions et environnements. Les dernières études commencent à intégrer des aspects importants de la physique des fluides pour approfondir notre compréhension de la transmission virale.
Dans un nouveau papier en Physique des fluides , des chercheurs de l'Institute of High Performance Computing d'A*STAR ont mené une étude numérique sur la dispersion des gouttelettes à l'aide d'une simulation de flux d'air haute fidélité. Les scientifiques ont découvert qu'une seule gouttelette de toux de 100 micromètres sous une vitesse de vent de 2 mètres par seconde peut parcourir jusqu'à 6,6 mètres et même plus loin dans des conditions d'air sec en raison de l'évaporation des gouttelettes.
« En plus de porter un masque, nous avons trouvé que la distanciation sociale était généralement efficace, car le dépôt de gouttelettes est réduit sur une personne qui se trouve à au moins 1 mètre de la toux, ", a déclaré l'auteur Fong Yew Leong.
Les chercheurs ont utilisé des outils informatiques pour résoudre des formulations mathématiques complexes représentant le flux d'air et les gouttelettes de toux en suspension dans l'air autour du corps humain à différentes vitesses de vent et lorsqu'elles sont affectées par d'autres facteurs environnementaux. Ils ont également évalué le profil de dépôt sur une personne à une certaine proximité.
Une toux typique émet des milliers de gouttelettes dans une large gamme de tailles. Les scientifiques ont découvert que de grosses gouttelettes se sont déposées rapidement sur le sol en raison de la gravité, mais pourraient être projetées à 1 mètre par le jet contre la toux même sans vent. Les gouttelettes de taille moyenne pourraient s'évaporer en gouttelettes plus petites, qui sont plus légers et plus facilement emportés par le vent, et ceux-ci ont voyagé plus loin.
Dispersion des gouttelettes (côté, vues de haut en bas) à partir d'une seule toux pour deux personnes espacées de 1 m à (a) t =0,52s, (b) t =1s, (c) t =3s et (d) t =5s. Crédit :A*STAR Institute of High Performance Computing
Les chercheurs offrent une image plus détaillée de la dispersion des gouttelettes en intégrant les considérations biologiques du virus, tels que le contenu non volatil dans l'évaporation des gouttelettes, dans la modélisation de la dispersion aéroportée des gouttelettes.
"Une gouttelette en évaporation retient le contenu viral non volatil, donc la charge virale est effectivement augmentée, " a déclaré l'auteur Hongying Li. " Cela signifie que les gouttelettes évaporées qui deviennent des aérosols sont plus susceptibles d'être inhalées profondément dans les poumons, qui provoque une infection plus bas dans les voies respiratoires, que des gouttelettes non évaporées plus grosses."
Ces résultats sont également fortement dépendants des conditions environnementales, comme la vitesse du vent, taux d'humidité, et la température de l'air ambiant, et sur la base d'hypothèses tirées de la littérature scientifique existante sur la viabilité du virus COVID-19.
Alors que cette recherche se concentrait sur la transmission aéroportée extérieure dans un contexte tropical, les scientifiques prévoient d'appliquer leurs résultats pour évaluer les risques dans les environnements intérieurs et extérieurs où les foules se rassemblent, comme les salles de conférence ou les amphithéâtres. La recherche pourrait également être appliquée à la conception d'environnements qui optimisent le confort et la sécurité, comme les chambres d'hôpital qui représentent le flux d'air intérieur et la transmission d'agents pathogènes aéroportés.
