“维特比vs.流行病!”讲座2:COVID-19传播的流体动力学

| 2020年10月5日

本系列课程共10集,第二讲将重点介绍病毒如何通过飞沫传播,以及哪种口罩最有效

(图片/ Shutianyi李)

(图片/ Shutianyi李)

今年秋天,继美国国家工程院(美国)行动呼吁为了让工程师们“众包并集体集思广益针对冠状病毒疾病(COVID-19)的工程解决方案”,南加州大学维特比分校提供了“维特比vs.流行病!”bob国际首页登录这是南加州大学维特比分校的新系列讲座,旨在全面提供以工bob国际首页登录程为中心的框架,以应对和理解COVID-19大流行。

在为期10周的免费课程中,学生们将接触到无数的主题,从通过定向进化估算风险和蛋白质工程,到计算机科学和电气工程学院在自动化人类安全技术、检测错误信息和数字接触追踪方面所做的贡献。一到两个小时的课程在周四下午6点举行。

9月17日的第二节课,助理教授Mitul Luhar亨利·塞尔瓦托里早期职业生涯椅;教授Fokion Egolfopoulos,威廉·莱昂哈德工程学教授;兼助理教授伊凡Bermejo-Moreno,所有的航空航天与机械工程系“,,谈到了流体动力学COVID-19的传播。

以下是关于他们演讲的问答。

毫升: Mitul Luhar

IBM: Ivan Bermejo-Moreno

对于那些错过的人,你能简单地总结一下你的演讲吗?

毫升:本讲座概述了导致COVID-19传播的呼吸飞沫和气溶胶的形成和运输所涉及的流动物理学。我们对液滴和空气传播之间的差异进行了回顾,并对潜在的物理过程进行了简要讨论。我们还简要介绍了Viterbi的三项相关研究:(1)不同类型口罩的功效;(2)液滴和气溶胶的近场输送;(3)室内尺度传播模型。

为什么这项研究很重要?它将如何帮助对抗COVID?

Mitul Luhar(图片/由Mitul Luhar提供)

Mitul Luhar(图片/由Mitul Luhar提供)

毫升:口罩是我们抵御疫情的第一道防线。Egolfopoulos教授的研究旨在量化不同类型的口罩不仅能过滤液滴和气溶胶,还能使它们重新定向。改进的呼吸飞沫和气溶胶近场和房间尺度扩散模型可以提高我们对风险因素的理解,也有助于我们设计潜在的缓解策略(例如,提供关于物理距离、安全重新占用室内空间、重新配置房间布局、通风模式的指导方针)。

IBM:我们的目标之一也是提供我们的测量和模型中不同的不确定性如何传播到这些感染风险估计的量化。通过改变相关参数,如口罩过滤效率、房间内物理屏障的效果、遵守物理距离、居住密度等,预期感染风险将如何改变?这些带有不确定性量化的风险估计可以用来为公共政策制定提供信息。

你如何将你的研究与学术界或工业界的类似研究或想法进行比较?

毫升:我们使用的许多模拟、实验和建模工具都是在流体动力学领域建立的。但是,我们将这些工具应用于不同的环境。也就是说,考虑到情况的紧迫性,我相信我们不是唯一在解决类似问题的人!

Ivan Bermejo-Moreno(图片/USC bob国际首页登录Viterbi)

Ivan Bermejo-Moreno(图片/USC bob国际首页登录Viterbi)

IBM:我们提出的方法的一个独特之处可能是在建模、物理实验方面的专业知识的结合

Eriments,流体流动的数值模拟,结合人类与建筑相互作用的工程方面的研究,并最终与传染病的医学研究社区建立桥梁。

就你的工作而言,接下来的步骤和/或里程碑是什么?

毫升由于这是一项涉及多个合作伙伴的合作工作,我们每个人都在努力实现几个较小的里程碑。这包括测试不同的参数制度,根据已发表的结果验证模拟结果,量化不确定性等。然而,“大局”里程碑包括与医学专家合作,将我们对液滴和气溶胶传播的估计转化为对传播风险的估计。

跟我们说说你的合作者吧。每个人都有什么独特的技能?在这项工作中,您是否与医生、临床医生或其他非工程师合作?

毫升:我们的工作小组包括来自航空航天和机械工程、土木和环境工程、工业和系统工程的教师,他们在流体动力学、反应流、空气质量建模以及环境扩散方面具有专长。

你能分享一个大流行生活中的故事吗?它对你的工作和家庭有什么影响?你在做什么来保持理智?

毫升我们的第二个儿子是在3月中旬出生的,就在我们封锁之前。所以,春季学期结束时,我带着一个被绑在婴儿背带里的新生儿参加了许多会议和讲座。也就是说,和家人一起骑自行车去海滩和做饭(效果不一)是受欢迎的消遣方式。这项关于COVID-19的合作研究也非常鼓舞人心!

Fokion Egolfopoulos(图/USC Vbob国际首页登录iterbi)

Fokion Egolfopoulos(图/USC Vbob国际首页登录iterbi)

IBM:适应远程工作,无论是教学还是研究,都要感谢大学内外许多人的努力,所以我非常感谢他们,尤其是知道其他人在这场大流行中生活得更加困难。与家人和朋友保持联系已经成为可能,我再次感谢过去几十年数字技术的发展,现在它使我们能够在距离遥远的时候保持联系。

从研究的角度来看,你认为这种病毒或整个大流行最令人惊讶或最违反直觉的方面是什么?

毫升也许不足为奇,但我认为这个问题的人的层面是非常有趣的。我们可以依靠专家提供医学和工程指南,但成功实施的关键在于让更广泛的社区“接受”这些想法。

IBM*最令我惊讶的两个方面是,尽管我们从以往的大流行中获得了知识,但我们对这种疾病指数级增长和无症状传播的影响采取了集体应对措施。

关于这场大流行,有哪些对您意义重大的至理名言?

毫升:大流行病以非常不同的方式影响并继续影响人们。每个人都有不同的家庭、工作和健康状况,风险承受能力也各不相同。在我们制定以科学和工程为基础的关于如何在这场大流行中保持安全的指导方针时,以及更广泛地说,在我们在这些困难时期进行日常互动时,我们必须牢记这一人的因素。

IBM在这场大流行中,对我来说最重要的不是任何智慧之言,而是急救人员在面对未知和冒着生命危险帮助有需要的人的行动。

毫升:我也想重复上面Bermejo-Moreno教授的评论。我非常感谢急救人员、医疗工作者和基本工作人员,他们继续冒着自己的健康风险,以确保我们其他人能够继续过上正常的生活。

相关论文:密闭室内的空气病毒释放和风险评估(初步的,尚未经过同行评审)

发布于2020年10月5日

最后更新于2020年10月13日

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