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喷嚏/咳嗽的动力学研究,实际传播距离比认为的可高200倍!看完我默默戴上了口罩…

  喷嚏/咳嗽的动力学研究,实际传播距离比认为的可高200倍!

  6年前,麻省理工学院研究人员Lydia Bourouiba等人开展了一项有关喷嚏和咳嗽的流体动力学研究。研究表明,两种方式喷出的东西不止有气体,还伴随着液滴(气溶胶),液滴的大小在100微米以下。这些液滴产生于气体喷射的过程中,将肺部、支气管、气管黏附的体液一并带出,喷涌出数万个小液滴。这些具有潜在传染性液滴的传播距离要比人们认为的远得多!作者的三个主要观点颠覆了人们的传统认知!

  原文作者:Lydia Bourouiba

  一、液滴形成的方式

  先前,人们普遍认为液滴在口腔处就完全形成了,但实际上是流体从口腔喷出后逐步形成的。作者将摄像头放大到靠近实验者的嘴部,拍摄了时长150毫秒的喷嚏。从侧面和顶部以每秒8000帧速度拍摄的视频显示,液体逐步分解的过程像好莱坞的慢动作大片一样:液体以片状形式从口中流出,然后被气流刺穿并形成环。环断裂,留下细丝,细丝上形成小的液珠,这些液珠拉长并碎裂,最后产生液滴。

  图2:高速视频捕捉到的喷嚏。打喷嚏后,较大的液滴(绿色)从口中喷出,下落速度相对较快,传播距离较小。雾状的液滴“云”(红色),它们传播距离长达8米。

  二、液滴越小,传播距离越长

  研究人员对咳嗽和打喷嚏过程进行了高速成像及建模,从流体力学的角度对二者进行了分析。他们的结论颠覆了人们之前的认知。研究人员曾认为,较大的液滴比较小的液滴飞得更远,因为它们具有更大的动量(质量×速度)。这是基于假设每个液滴的轨迹与周围液滴无关所得出的结论,但事实并非如此。咳嗽或打喷嚏中出现的较小液滴比较大液滴的传播距离要远5~200倍。

  三、较大的液滴传播的也相当于远

  以前人们认为较大的液滴不会传播超过1~2米,但动力学研究表明,较大的液滴也可以传播很远。视环境条件而定,打喷嚏时最长可达8米,咳嗽时最长可达6米,并保持悬浮状态长达10分钟。

  看完这些,你出门准备好带口罩了吗?前世的500次回眸不仅换来了与陌生人的擦肩而过,可能还有无处不在的飞沫!

  参考文献

  Lydia Bourouiba, Eline Dehandschoewercker, John W. M. Bush, Violent expiratory events: on coughing and sneezing, J. Fluid Mech. (2014), 745, 537-563.

来源:能源学人 小强
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