Les résultats indiquent que des masques et une ventilation adéquate peuvent être essentiels pour permettre une plus grande capacité dans les écoles, les entreprises et d’autres zones intérieures –

La recherche, publiée récemment dans la revue Physique des fluides, arrive à un moment critique où les écoles et les universités envisagent de retourner à davantage de cours en personne à l’automne.

«La recherche est importante car elle fournit des conseils sur la façon dont nous comprenons la sécurité dans les environnements intérieurs», déclare Michael Kinzel, professeur adjoint au Département de génie mécanique et aérospatial de l’UCF et co-auteur de l’étude.

“L’étude constate que les voies de transmission des aérosols ne présentent pas un besoin de distance sociale de six pieds lorsque les masques sont obligatoires”, dit-il. “Ces résultats mettent en évidence qu’avec les masques, la probabilité de transmission ne diminue pas avec l’augmentation de la distance physique, ce qui souligne à quel point les mandats de masques peuvent être essentiels pour augmenter la capacité dans les écoles et ailleurs.”

Dans l’étude, les chercheurs ont créé un modèle informatique d’une salle de classe avec des étudiants et un enseignant, puis ont modélisé le flux d’air et la transmission de maladies, et calculé le risque de transmission par voie aérienne.

Le modèle de salle de classe mesurait 709 pieds carrés avec des plafonds de 9 pieds de haut, comme une salle de classe universitaire de plus petite taille, dit Kinzel. Le modèle avait des élèves masqués – dont l’un d’entre eux pouvait être infecté – et un enseignant masqué à l’avant de la salle de classe.

Les chercheurs ont examiné la salle de classe en utilisant deux scénarios – une salle ventilée et une non ventilée – et en utilisant deux modèles, Wells-Riley et Computational Fluid Dynamics. Wells-Riley est couramment utilisé pour évaluer la probabilité de transmission à l’intérieur et la dynamique des fluides computationnelle est souvent utilisée pour comprendre l’aérodynamique des voitures, des avions et le mouvement sous-marin des sous-marins.

Les masques se sont avérés bénéfiques en empêchant l’exposition directe aux aérosols, car les masques fournissent une faible bouffée d’air chaud qui fait bouger les aérosols verticalement, les empêchant ainsi d’atteindre les élèves adjacents, dit Kinzel.

De plus, un système de ventilation associé à un bon filtre à air réduit le risque d’infection de 40 à 50% par rapport à une salle de classe sans ventilation. En effet, le système de ventilation crée un courant constant de flux d’air qui fait circuler la plupart des aérosols dans un filtre qui élimine une partie des aérosols par rapport au scénario sans ventilation où les aérosols se rassemblent au-dessus des personnes dans la pièce.

Ces résultats corroborent les récentes directives des Centers for Disease Control and Prevention des États-Unis qui recommandent de réduire la distance sociale dans les écoles élémentaires de six à trois pieds lorsque l’utilisation du masque est universelle, dit Kinzel.

“Si nous comparons les probabilités d’infection lors du port de masques, trois pieds de distance sociale n’indiquaient pas une augmentation de la probabilité d’infection par rapport à six pieds, ce qui peut fournir des preuves pour que les écoles et autres entreprises puissent fonctionner en toute sécurité pendant le reste de la pandémie”, a déclaré Kinzel dit.

«Les résultats suggèrent exactement ce que fait le CDC, que les systèmes de ventilation et l’utilisation des masques sont les plus importants pour prévenir la transmission et que la distanciation sociale serait la première chose à détendre», explique le chercheur.

En comparant les deux modèles, les chercheurs ont constaté que Wells-Riley et Computational Fluid Dynamics ont généré des résultats similaires, en particulier dans le scénario non ventilé, mais que Wells-Riley a sous-estimé la probabilité d’infection d’environ 29% dans le scénario ventilé.

En conséquence, ils recommandent que certains des effets complexes supplémentaires capturés dans Computational Fluid Dynamics soient appliqués à Wells-Riley pour développer une compréhension plus complète du risque d’infection dans un espace, explique Aaron Foster, étudiant au doctorat au Département de mécanique et de l’UCF. Aerospace Engineering et auteur principal de l’étude.

«Alors que les résultats détaillés de la dynamique des fluides computationnelle ont fourni de nouvelles informations sur la variation des risques et les relations de distance, ils ont également validé les modèles Wells-Riley les plus couramment utilisés comme captant la majorité des avantages de la ventilation avec une précision raisonnable», déclare Foster. “C’est important car ce sont des outils accessibles au public que tout le monde peut utiliser pour réduire les risques.”

La recherche fait partie d’un effort global plus large pour contrôler la transmission des maladies aéroportées et mieux comprendre les facteurs liés au fait d’être un super-épandeur. Les chercheurs testent également les effets des masques sur la distance de transmission des aérosols et des gouttelettes. Le travail est financé en partie par la National Science Foundation.

Kinzel a obtenu son doctorat en génie aérospatial de la Pennsylvania State University et a rejoint l’UCF en 2018. En plus d’être membre du Département de génie mécanique et aérospatial de l’UCF, qui fait partie du College of Engineering and Computer Science de l’UCF, il travaille également avec le Center for UCF. Recherche avancée sur les turbomachines et l’énergie.