JFM: разработан новый способ предсказания движения опасных наночастиц в воздухе

Исследователь из Университета Уорика предложил первый простой и универсальный метод, позволяющий рассчитывать, как в атмосфере движутся наночастицы любой формы — от сфер до тонких дисков. Работа опубликована в журнале Journal of Fluid Mechanics (JFM).

Каждый день человек вдыхает миллионы микроскопических частиц — сажу, пыль, микропластик, вирусы, пыльцу и синтетические наночастицы. Некоторые из них достаточно малы, чтобы проникать глубоко в легкие и даже попадать в кровь, повышая риск инфаркта, инсульта и онкологических заболеваний.

Проблема в том, что большинство этих частиц имеют неправильную форму, однако существующие математические модели для удобства рассматривают их как идеальные сферы. Это искажает расчеты и мешает точно прогнозировать поведение частиц в реальных условиях — например, как быстро они оседают или переносятся воздушными потоками.

Профессор Дункан Локерби из Школы инженерии Университета Уорика предложил новую формулу, которая позволяет моделировать движение частиц любой формы. Метод основан на переосмыслении фактора поправки Каннингема, разработанного более ста лет назад для описания поведения микрочастиц в воздухе.

"Если мы сможем точно предсказывать движение частиц любой формы, мы значительно улучшим модели загрязнения воздуха, распространения болезней и атмосферной химии", — отметил Локерби.

Разработанный подход создает основу для более точного моделирования процессов в атмосфере — от распространения городских загрязнителей и вулканического пепла до поведения наноматериалов в медицине и производстве.