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Wirksamkeit von Atemschutzmasken

Numerische Untersuchung zur Vermeidung von Virusinfektionen

4431,4433,4432

Motivation und Ziel des Vorhabens

Zur Eindämmung der weltweiten Corona-Pandemie hat die Bundesregierung weitreiche Kontaktbeschränkungen für die Bevölkerung erlassen. Die Ausbreitung der Corona-Viren erfolgt nach der gängigen Lehrmeinung u.a. über Aerosole, welche beim Atmen und Husten durch den Menschen ausgestoßen werden. Diese werden nachfolgend durch kleinste Luftbewegungen transportiert und können so andere Personen mit einer kritischen Menge an Viren erreichen.

Im Zuge der aktuellen Diskussion zur Lockerung der Kontaktbeschränkungen soll die Wirksamkeit von Mundschutzen hinsichtlich der Ausbreitung von Aerosolen in der Luft in unterschiedlichen Szenarien, z.B. einem Büroraum mit Klimatisierung oder im Supermarkt, untersucht und bewertet werden. Ziel ist es, die Ausbreitungswege der Aerosole aus strömungstechnischer Sicht zu analysieren und so einen Beitrag für das bessere Verständnis der Infektionsmechanismen in alltäglichen Situationen zu leisten. Die Analysen sollen eine belastbare Basis für Personen sein, welche die Entscheidungen hinsichtlich der Maßnahmen zur Infektionsminimierung, insbesondere das Tragen von Mundschutzmasken, treffen müssen. 

Technische Realisierung

Die Untersuchungen erfolgen mit Hilfe von detaillierten numerischen Simulationen (Simulationscode ANSYS CFX), mit denen sich die Ausbreitung der Aerosole im Raum im zeitlichen Verlauf über ein sogenanntes Partikel-Tracking verfolgen lässt. In  der Filmsequenz ist dies am Beispiel eines Büroraumes mit zwei Personen, hier vereinfacht modelliert durch zylinderförmige Körper, dargestellt. An der Decke des Raumes befindet sich ein Lüftungsgerät mit Zu- und Abluft. Die Personen geben gleichzeitig einen definierten Hustenimpuls mit Aerosolen in die Umgebung ab. Dargestellt ist die zeitliche Ausbreitung der Aerosole im Büroraum. Zu erkennen ist die nahezu gleichförmige Verteilung der Partikel im Raum und das damit verbunden Infektionsrisiko für die Personen.

An dieser Stelle setzt das vorgeschlagene Projekt an. Über geeignete numerische Verfahren, z.B. zusätzlich poröse Zonen vor dem Mund der Personen, wird die Wirkung eines Mundschutzes modelliert. Die Wirksamkeit der Maßnahme im Gesamtkontext lässt sich anschließen im Vergleich zu den Referenzsimulationen beurteilen. 

Bitte sprechen Sie uns an, wenn Sie Interesse an dem Projekt haben!

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