Physikalische Partikelflugsimulation als Video

Täglich erhöht sich die Zahl der mit dem Coronavirus (COVID-19) infizierten Menschen. Das ist weltweit eine enorme Herausforderung für die Gesundheitssysteme. In Deutschland sind Ausgangsbeschränkungen in Kraft. An die von der WHO empfohlenen Maßnahmen wie Social Distancing, mindestens 1 Meter Abstand, oder des Robert-Koch-Instituts, mindestens 1,50 Meter Abstand, versuchen sich viele zu halten. 

 

Doch das schöne Wetter der letzten Tage hat auch dazu geführt, dass viele die Abstandsregelung nicht umsetzen wollten, oder konnten. Bilder von vollen Parks und Plätzen wurden auf den sozialen Medien geteilt. 

 

Immer klarer wird auch, dass ein Mundschutz dabei hilft, das Virus weniger schnell zu verbreiten. Eine Maskenpflicht wird immer wahrscheinlicher. Doch diese sind kaum zu bekommen. Daher finden sich immer mehr Anleitungen im Netz, wie man sich selbst einen bastelt oder schneidert. Aber was bewirkt ein Mundschutz?

 

Ansys, weltweit führender Anbieter für physikalische Simulationen, möchte dabei helfen, die notwendigen Abstandsmaßnahmen verständlicher zu machen. Aus diesem Grund hat das Unternehmen mithilfe seiner Simulationssoftware Ansys Fluent und einiger Partner wie der Eindhoven University of Technology und der Ohio State University unterschiedliche Abstandsszenarien simuliert. Die daraus resultierten Videos zeigen, wie Partikel der Atemluft und Tröpfchen beim Husten fliegen und welcher Abstand wann sinnvoll ist.

 

Die unterschiedlichen Szenarien und Videos:

 

Stehen in einer Gruppe (Ansys_HustenPersonengruppe.mp4):

In dieser Simulation wurden zwei Fälle simuliert. Im ersten Szenario steht eine Gruppe von drei Personen ca. 1 Meter (3 Fuß) auseinander (entsprechend der WHO-Empfehlung). Im Zweiten Szenario ca. zwei Meter (6 Fuß). Um die Simulation so lebensecht wie möglich zu machen, wurden wissenschaftliche Daten für die Hustengeschwindigkeit, zwischen 6-28 m/s, gemittelt und ein Durchschnitt von 17 m/s angenommen. Die Partikeldurchmesser schwankten im Modell zwischen 50 und 400 Mikrometer (1 Mikrometer = 0,001 Millimeter), der mittlere Durchmesser betrug 250 Mikrometer. Zudem wurde eine Windgeschwindigkeit von 0 m/s angenommen. Das Video zeigt deutlich, dass bei einem Abstand von einem Meter Tröpfchen des Hustenden auf Gesicht, Hals und Kleidung der Person Gegenüber landen. Bei zwei Metern wird deutlich, dass die Wahrscheinlichkeit einer Tröpfcheninfektion erheblich sinkt, da die Schwerkraft die Tröpfchen nach unten zieht. Wird in die Armbeuge gehustet, reduziert sich das Risiko noch einmal deutlich.Bei Änderungen der Umgebungsbedingungen wie Windgeschwindigkeit, Höhe und Orientierung der Personen können sich die Ergebnisse und Ihre Interpretation ändern. Darüber hinaus verringert sich das Risiko, wenn die Entfernung vergrößert wird. Es wird aber niemals auf absolut Null sinken, da die Partikel bei Wind draußen für längere Zeit in der Luft schweben. Aus diesem Grund ist die Initiative #WirbleibenzuHause so wichtig. Nur so wird das Risiko einer Infektion minimiert.

 

Joggen im Park (Ansys_TUEindhoven_KULeuven_Joggen.mp4):

In vielen Regionen ist es immer noch erlaubt, sich im Freien zu bewegen. Dabei nutzen die Menschen diese Möglichkeit häufig auch, um sich beim Joggen oder Radfahren sportlich zu betätigen. Eine Analyse der Ansys-Partner Bert Blocken und Fabio Malizia von der TU Eindhoven und KU Leuven hat ergeben, dass in beiden Fällen die üblichen Richtlinien zur sozialen Distanzierung nicht ausreichen und dass wesentlich mehr Platz benötigt wird. Beim Laufen sollten Sie beispielsweise darauf achten, dass zwischen Ihnen und dem Vordermann mindestens 3 m Abstand eingehalten werden. Beim Radfahren sollte sich dieser Abstand auf mindestens 10 m (30 ft) erhöhen. Beim Überholen des Vordermannes sollten Sie einen Abstand von mindestens 2 m (6 ft) einhalten.

 

 

Unterschied zwischen schlecht und gut sitzender Gesichtsmaske 

Ansys_Gesichtsmaskevergleichkorrektvsinkorrekt.mp4

Ansys_Gesichtsmaskekorrektanlegen.mp4

Auch wenn das Tragen einer Gesichtsmaske über einen längeren Zeitraum unangenehm sein kann, kann sie mehr als 80 Prozent der bei Husten und Niesen ausgestoßenen Tropfen auffangen. Dabei ist es aber von entscheidender Bedeutung, dass die Maske auch richtig sitzt, da sonst die Wirksamkeit der Maske stark beeinträchtigt wird. Ohne den Nasen-Clip können beim Husten Luft und Tröpfchen entweichen. Ebenso kann kontaminierte Luft unter die Masken des medizinischen Personals oder anderer Personen eindringen, wenn sie nicht ausreichend abgedichtet ist. Das erste Video demonstriert, welchen Effekt das korrekte Anlegen hat. Das zweite Video zeigt auf Basis der Druckverteilung im Gesicht, wie Masken korrekt angelegt werden.

 

Quelle: Ansys