原创文章出版日期：05August弗朗西斯科·阿里亚斯运动与锻炼科学杂志
阿尔特米制韵律学详细资料
摘要据了解，COVID-19主要通过受感染者咳嗽或打喷嚏时产生的呼吸道飞沫在人与人之间传播，因此，关于COVID-19传染性的一些想法已经被传播。其中之一是普遍认为，近距离跑步者，由于更强的呼气，可以更容易感染COVID-19，因为碰撞与悬浮的呼吸道飞沫应该是前面的跑步者被感染。然而，由于低斯托克斯数这一想法不能被普遍化，没有仔细思考，事实上可以提出问题。利用雨滴碰撞模型和计算流体力学（CFD）的帮助下，它示出，与呼吸道飞沫的碰撞的概率并不总是随着接近的速度的跑步机，而是有一个最大的速度阈值，在该阈值的碰撞效率下降。
介绍据了解，COVID-19主要通过直径约5微米或其左右的呼吸道飞沫在人与人之间传播，这些飞沫是在感染者咳嗽或打喷嚏时产生的。4].到因此，受影响国家正在采取特殊的保护措施，例如与人之间保持至少1-2米的距离和/或在容易聚集的地方戴口罩。通过保持人与人之间的安全距离，人们假装微小水滴有足够的时间在重力作用下落到地面，然后在有限的距离内传播。2,,4,5,6,7,8然而，最近的研究似乎表明，即使是2米的人与人之间的距离也不够。另一方面，有一种普遍的观点认为，近距离跑步者，因为呼气更强，可能更容易感染COVID-19，因为与悬浮的呼吸道飞沫碰撞，如果前面的跑步者被感染。
模型声明让我们考虑图。1在这种情况下，感染COVID-19病毒的跑步者携带病毒，并留下一系列带有病毒的悬浮呼吸道飞沫的污染云。与此同时，另一名健康的、未受感染的跑步者正以一定的速度接近被污染的云层。计算模型最近已被用于考虑类似的问题，并考虑平均直径在80μm左右的唾液滴，【2].然而，没有机制模型的基础上碰撞概率尚未报道。图1一名健康、未受感染的跑步者正接近前面跑步者留下的悬浮污染的新冠肺炎病毒云雨滴碰撞模型雨滴从天空落下，并在其路径上与旅行中遇到的其他微小雨滴碰撞过程中成长的机械模型是云物理学中一个很好的理论基础，可以在关于这个主题的基础书籍中找到，例如见【6]和【].雨滴碰撞模型是基于有效碰撞截面的计算，如图1所示。2，现总结如下。为了使下落液滴（收集液滴）与第二个静止液滴（收集的液滴）碰撞，它必须是在一定的面积小于几何面积的内部，因为空气流线弯曲围绕收集器滴进行较小的滴与他们周围的滴，和有效横截面变得小于实际横截面。当水滴变大时，它们的惯性太大，无法跟随空气流线，因此碰撞的可能性更大。这一事实是典型的斯托克斯数Stk，这是一个无量纲数表征悬浮在流体中的颗粒的行为。为了本研究的目的，只要知道当Stokes数远小于UnityStk1时，悬浮在空气中的物体将紧紧地跟随空气流线就足够了。（完全平流）【7，即物体所遵循的路径与空气流线相同。应用我们的研究案例处理直径≤5μm的呼吸道飞沫在斯托克斯数很小的情况下，完全平流假设是合理的。图2气流围绕下落的粒子流动。只有最内层的流线中的空气与粒子碰撞，其余的则绕着它运动。信用卡。兰姆和韦尔林德【]雨滴碰撞理论中最重要的参数是碰撞效率，E其定义为【6]E=r2(R+rd)2(1)在哪里R和rd分别是收集器的半径和收集的液滴的半径（见图1）。2).当...的时候Rrd正如我们的研究案例，Eq.（1)简化为E≈r2R2(2)讨论将雨滴碰撞模型应用于我们感兴趣的情况是很有趣的。要做到这一点，需要一些理想化和简化假设。首先，为初步评估，我们模型的转轮作为一个圆柱半径R无限长，然后忽略扰动的流动由于端部效应所描绘的图。.图物理模型的实际形状其次，由于Stokes数很低，我们假设完全平流然后微小的呼吸道飞沫沿着流线流动。因此，液滴与流道的碰撞被简化为围绕气缸的空气流线的计算，并具有碰撞效率。E根据等式计算。(2）如图所示。4.图4液滴的空气动力学轨迹。由于液滴的尺寸非常小，因此可以假定为完全平流，然后液滴沿着流线行进。业绩为了获得作为逼近速度的函数的碰撞效率的估计，计算流体动力学（CFD）模拟进行使用ANSYS-CFD代码FLUENT。模拟的流体为空气，其性能在室温下为常数。T=29K，并将默认情况下包括K-ε（k-e）湍流模型在内的模拟参数作为最常用的模型。在模拟中，一个等效半径的圆柱体R=5.5厘米为假定值。结果曲线如图所示。5.有趣的是，收集效率有一个效率的峰值，实际上是非常小的，峰值在%左右，接近速度在0.6m/s左右，这是由微小的呼吸微粒与流线的平流所证明的。这个速度更接近于普通步行者，而不是跑步者，如图所示碰撞效率下降。
图5考虑5μm呼吸液滴作为接近速度的函数对冠状病毒碰撞效率的影响结论在雨滴碰撞模型的框架内，讨论了空气中悬浮和静止的微量呼吸道飞沫与跑步者碰撞的可能性。结果表明，从这一理论所期望的，碰撞的概率是不无限增加的接近速度的转轮，而是有一个最大的峰值或阈值速度之后，碰撞效率下降。必须强调，必须谨慎对待目前的工作。在分析的每一步都存在着大量的不确定性。所报告的碰撞概率是不可避免的理想化的结果，这些理想化是任何理论模型所固有的，特别是在雨滴碰撞模型中，因此这些结果并不是用来代表数量的。这不应被误解为试图产生明确的机械分析。尽管如此，雨滴碰撞模式提供了一种有趣的替代方法，并成功地应用于云物理中，用于气象情况下雨滴的生长。与我们的研究相比，气象形势下雨滴的生长要复杂得多，难以准确预测。总之，目前的工作将为今后分析问题和考虑所有情况的工作提供重要指导。参考文献王勇，陈勇，张勇，等，等。濑户WH自然通风在卫生保健场所控制感染。日内瓦：世界卫生组织；年。谷歌学者王健林，王丽萍，陈丽萍。马尔查尔·T对空气动力学等效COVID.5米社交距离的步行和跑步。.预印在线提供：