【CAE】マスクの着用効果をCFDで解析

1．防護なしの場合

全く口をふさがないままでくしゃみをした場合、噴出された液滴は約2.5秒で対面する人物に到達しています。液滴を輸送する渦の動きを可視化するため、速度勾配テンソルの第2不変量の等値面を重ねて描画しました。その結果、口からの噴流により形成された渦輪が液滴を巻き込みながら、遠方へ運んでいく様子が確認できました。

2．肘の内側で口元をふさいだ場合

実際には衣類の袖による摩擦や吸収効果などが考えられますが、今回は衣類の影響は考慮せず、腕の表面は滑らかな壁として計算しています。

顔と腕の間には上下に隙間があり、口から噴出した流れはこの隙間を通って前方へ向かっています。先程の防護なしと比較すると、前方へ向かう流れは減衰して周囲に拡散され、液滴は対面する人物には到達しないことが確認できました。このときの液滴の到達距離は約1mで、防護なしの場合よりも大幅に短くなるとしており、マスクがない場合の対処として一定の効果が見込まれます。

3．マスクをした場合

使用するマスクは厚さ1mmの不織布製の市販マスクを想定し、流速に依存して圧力損失（抵抗）が発生する条件を設定しました。マスク自体が液滴を捕捉する作用についても考慮していません。マスクの周囲に関しては顔との間に1cm以下の隙間があるとしています。

くしゃみによる液滴は鼻とあごの周りの隙間から上下方向に吹き出すが、前方に向かって運ばれる液滴は少なく、液滴のほとんどがくしゃみをした本人の周囲に漂うことが確認できました。