Das Helmholtz-Projekt CORAERO bringt Wissenschaftler aus den Bereichen Virusbiologie, Medizin, angewandte Physik, Chemie, Materialwissenschaft, Ingenieurwesen sowie Technologiebewertung zusammen. Das Ziel: die Entwicklung von Wissen über die Ausbreitung von Viren und neuartigen Inaktivierungstechnologien, die für Schulen, Fabriken, Personentransportsysteme und öffentliche Einrichtungen wichtig sind.
CORAERO zielt darauf ab, umfassende interdisziplinäre Beiträge zum Verständnis der Virusausbreitung durch Aerosole zu leisten und technische sowie administrative Maßnahmen zur Eindämmung und Kontrolle des Virus zu entwickeln. Das interdisziplinäre Team bringt in CORAERO die Forschung und den Transfer für neuartige Technologien zur Inaktivierung von SARS-CoV-2 und anderen Viren in der Luft und auf Oberflächen voran.
Der wissenschaftliche und technische Fortschritt auf diesem Gebiet erfordert einen kollaborativen Ansatz, der neues Wissen über das Überleben von Viren unter verschiedenen Bedingungen und Behandlungen mit Kenntnissen aus den Materialwissenschaften, der Fluiddynamik und der Thermodynamik kombiniert. Die Wissensgenerierung muss Hand in Hand mit der Technik gehen, um geeignete Technologien in enger Zusammenarbeit zwischen Hochschulen und Industrie zu entwickeln und zu bewerten.
CORAERO befasst sich mit folgenden wichtigen Fragen:
Wie korreliert die Viruslast in Aerosol-Tropfen mit der Tropfengröße und dem Infektionsstatus?
Wie lange verbleibt das Virus auf Oberflächen und in Aerosolen unter verschiedenen Umweltbedingungen (Temperatur, Feuchtigkeit, Sonneneinstrahlung, Ozonkonzentration)?
Wie schnell verdunsten die Tröpfchen in einer bestimmten Umgebung und wie wirkt sich dies auf die Virusinaktivierung aus?
Wann ist die Belüftung in einem bestimmten Raum und für dynamische Situationen optimal?
Welches sind die effizientesten, sichersten und kostengünstigsten Technologien zur Inaktivierung virushaltiger Aerosole und wie können sie sicher in öffentlichen Räumen eingesetzt werden?
Um diese Ziele zu erreichen verfolgen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des DLR-Instituts für Aerodynamik und Strömungstechnik drei parallele Ansätze:
Experimentelle Untersuchung der Aerosolausbreitung in der Kabine eines Passagierflugzeuges (Do728): Mit und ohne „laufenden“ Passagier im Gang
In Flugzeugkabinen und Fahrgasträumen von Schienenfahrzeugen in den DLR eigenen Forschungseinrichtungen untersuchen die Forschenden die Ausbreitung von ausgeatmeten Partikeln experimentell für verschiedene Belüftungskonzepte. Dabei berücksichtigen sie verschiedene Quellpositionen und den Einfluss der Bewegung im Gang. Dabei setzen sie thermische Menschmodelle, mehr als 70 Partikelsensoren und eine Quelle für aerosolierten künstlichen Speichel in den realistischen Kabinen-Geometrien ein.
Parallel dazu setzen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Instituts in einem neu errichteten generischen Klassenraum mit hoher optischer Zugänglichkeit neuste 3D Messverfahren ein, um die Trajektorien unzähliger mit Helium gefüllter Seifenblasen zeitlich und räumlich hochaufgelöst zu erfassen.
In dem dritten Ansatz setzen sie verschiedene Computational Fluid Dynamics (CFD) Ansätze zur Berechnung der hochdynamischen Entstehung der ausgeatmeten oder ausgehusteten Aerosolwolken ein, um ein möglichst effizientes kombiniertes Modell zur Vorhersage der Ausbreitung in öffentlichen, belüfteten Bereichen vorherzusagen.
Geschwindigkeitsfeld und Partikelausbreitung nach einem Hust-Ereignis in einem generisch belüfteten Raum, berechnet mit direkter numerischer Simulation (DNS)
