Оценка эффективности масок в большой популяции с помощью сетевой гидродинамической модели

Маски важны для контроля респираторных инфекций, однако их эффективность сильно зависит от материала и прилегания к лицу. В этом исследовании разработана и применена новая полуаналитическая сетевая модель течения, основанная на методике Кармана—Польгаузена, которая позволяет эффективно оценивать характеристики масок с учётом разнообразия черт лица, наблюдаемого в большой популяции. Модель пониженного порядка позволяет оценивать влияние различных геометрических особенностей лица при значительно меньших вычислительных затратах, чем традиционное моделирование гидродинамики. Показано, что область вокруг носа, особенно при отсутствии носового зажима, наиболее подвержена периферическим утечкам и образованию высокоскоростных струй из-за больших зазоров. Незначительные различия черт лица, особенно в области скуловой дуги, существенно влияют на характер утечек, что подчёркивает важность разработки масок с учётом индивидуальных особенностей. В исследовании также показана сложная роль носовых зажимов: они улучшают герметичность плотно прилегающих масок и перенаправляют поток через неплотности в обычных масках с плохим прилеганием. Это двойное действие существенно влияет на общую эффективность маски, однако его точный эффект зависит от индивидуальных особенностей лица и прилегания маски. Представленная гидродинамическая модель пониженного порядка потенциально позволяет количественно оценивать эффективность масок для большой популяции и может повлиять на разработку масок будущего, ориентированных на минимизацию утечек или изменение направления струй, чтобы ограничить распространение респираторных аэрозолей и повысить эффективность мер общественного здравоохранения по борьбе с респираторными инфекциями.