Experimental study of a human-like exhaled airflow configuration and droplets dynamics in indoor environment

Étude expérimentale du jet expiré et de la dynamique des gouttelettes dans l'environnement intérieur Les taux d'infection de la pandémie de coronavirus de 2019 ont révélé les lacunes de notre compréhension de la transmission des maladies par voie aérienne. Dans la littérature, le transfert à courte distance des agents pathogènes par les gouttelettes et le transfert à longue distance par les résidus secs en suspension dans l'air ont été étudiés. Cependant, les résultats sont contradictoires, et le rôle de chacune de ces voies de transmission n'est pas clair. Cela s'est traduit par des mesures de contrôle inefficaces au début de la pandémie. Les lacunes de la recherche sur la transmission des maladies infectieuses sont liées au manque de données quantitatives sur la physique de l'exhalation humaine en phases gazeuse et de gouttelettes. Cette étude a commencé par une revue détaillée de la littérature sur les techniques expérimentales appliquées à la caractérisation du flux d'air expiré et des gouttelettes. Une nouvelle méthodologie est proposée pour aborder le problème en utilisant une technique de mesure non intrusive pour explorer la dynamique des gouttelettes dans un champ d'écoulement gazeux bien défini et fournir des données quantitatives. L'objectif de cette étude est d'analyser l'évolution de la taille et de la vitesse des gouttelettes en fonction de la distance. Cette étude comprend deux parties : les mesures du champ d'écoulement de l'air et les mesures des gouttelettes. La première partie vise à caractériser le champ d'écoulement de l'air en termes de champ de vitesse et de turbulence. Alors que la partie concernant les gouttelettes étudie le changement de la taille et de la vitesse dans ce champ d'écoulement à différentes distances de la source. Les mesures ont été effectuées à l'intérieur d'une chambre environnementale (2,7 m x 2,0 m x 3,0 m) qui est conçue dans le cadre de cette étude. L'air est injecté à l'intérieur de cette chambre à une température de 34°C et une humidité de plus de 95% à travers une buse de 1 cm de diamètre. Dans la première partie de l'expérience, le DEHS a été utilisé comme traceur pour caractériser le champ de vitesse de l'écoulement d'air à l'aide d'un système d'anémométrie Doppler laser (LDA) et d'anémométrie Doppler phase (PDA) à deux composantes. Dans l'espace de 0,8 m, nous avons identifié les paramètres caractérisant le jet, à savoir la décroissance de la vitesse sur la ligne centrale, les profils de vitesse axiale et radiale, ainsi que l'intensité turbulente. Pour l'étude des gouttelettes, le flux d'air est chargé de gouttelettes monodispersées de 48 μm de solution NaCl-eau. L'analyse de la dynamique des gouttelettes est effectuée en explorant le changement de la taille et de la vitesse des gouttelettes dans l'axe horizontal et les profils verticaux à une distance allant jusqu'à 0,4 m de la source du jet. Dans cette plage, l'effet de l'évaporation des gouttelettes sur la distribution de taille n'a pas été observé.