Ja mūzikas instrumenti būtu cilvēki, tad taures būtu īpaši prozas. Kad trompetists pūš sprauslā, no mūziķa mutes pārvietojas sīki elpceļu pilieni, kas pazīstami kā aerosols, pārvietojas pa vara caurulēm un izsmidzina gaisu.
Nāvējošas pandēmijas laikā, kad mūziķis neviļus izšauj infekcijas vīrusu, tas rada potenciālu problēmu orķestrim. Trompete nav vienīgā mūzikas bīstamība veselībai.
“Pūšamie instrumenti ir kā elpošanas pilienu izsmidzinātāji,” sacīja Tonijas Sads, ķīmijas inženieris un Jūtas universitātes skaitļošanas šķidrumu dinamikas eksperts.
Dr Saad un viņa kolēģi ziņo, ka vienkāršas, bet krasas izmaiņas – mūziķu pārkārtošana – var ievērojami samazināt aerosola uzkrāšanos uz skatuves. Jaunā pētījumā, kas trešdien publicēts Science Advances.
Akts sākās pagājušajā vasarā, kad Jūtas simfonija sāka domāt, vai un kā viņi varētu droši atgriezties pie uzstāšanās.
“Viņi meklēja cilvēkus, kuri varētu sniegt ieskatu klimata pārmaiņu mazināšanas stratēģijās, uz kurām cilvēkiem būtu kaut kāda ticība,” teica Džeits Sutherlands, ķīmijas inženieris Jūtas universitātē un viens no pētījuma autoriem.
Pētnieki izveidoja detalizētu Symphony koncertzāles datoru modeli, atzīmējot katras ventilācijas atveres atrašanās vietu un gaisa plūsmas ātrumu caur HVAC sistēmu.
Tad viņi katram mūziķim piešķīra tipisko atrašanās vietu. Jūtas simfonija, tāpat kā lielākā daļa mūsdienu orķestru, savus mūziķus iestata standarta stilā, ar stīgu instrumentiem skatuves priekšpusē, kam seko vairākas koka pūšamo un pūtēju instrumentu rindas – flautas un obojas, pēc tam fagoti un klarnetes, un pēc tam franču trompetes un taures. Trombona un perkusijas sekcija tika novietota skatuves aizmugurē.
Lai modelētu aerosolu izplatību koncerta laikā, viņi tos apvienoja Jaunākie pētījumi Minesotas universitātes mašīnbūves inženiera Jiarong Hong vadībā. Strādājot ar Minesotas orķestri, doktors Hongs un viņa kolēģi mērīja dažādu dažādu pūšamo instrumentu izstaroto aerosola daļiņu koncentrāciju un lielumu. (Starp viņu secinājumiem: trompete, basa trombons un oboja bija vislielākie riski.)
Ievērojot šos parametrus, Dr Saad un Dr. Sutherland izmantoja tā dēvēto datora šķidruma dinamikas simulāciju, lai modelētu, kā gaiss un aerosoli plūst caur Jūtas koncertzāli, kad visi mūziķi spēlēja.
Simulācijas atklāja sarežģītus gaisa plūsmas modeļus. Parasti no griestu gaisa padeves atverēm gaiss plūst uz grīdas gaisa atgriešanas atverēm skatuves aizmugurē. Bet viņi arī atrada divus atšķirīgus ciklus, kas veidojās priekšā un aiz skatuves. “Jūs redzat, ka šīs lielās teritorijas tiek pārstrādātas kā liels viesuļvētra,” sacīja Dr Saads.
Aerosoli var iesprūst šajos virpuļos, cirkulēt apkārt un ap skatuvi un laika gaitā uzkrāties.
Ragi, izstarojot lielus, koncentrētus miglainus mākoņus, radīja īpašu problēmu. Kad aerosola plūmes virzījās uz gaisa atverēm skatuves aizmugurē, tās izlaida taisni caur izpildītāju elpošanas zonu.
“Mēs to redzējām un teicām:” Labi, tā ir liela problēma, mums tā ir jāatrisina “,” sacīja doktors Sautlends. “Un, ņemot vērā ieskatu, ko mēs guvām par plūsmas kustību, mēs teicām:” Labi, pārvietosimies. daži no šiem rīkiem apkārt.
Viņi zināja, ka šī ideja varētu būt pretrunīga; Orķestri gadu desmitiem parasti tiek sakārtoti vienādi tādu iemeslu dēļ, kas ietver gan akustiku, gan tradīcijas. Sākot projektu, mēs viņiem jautājām: “Ar kādiem ierobežojumiem mums jāstrādā? Dr Sutherland teica: Vai mēs varam pārvietot cilvēkus? Un viņi teica: “Jūs darāt visu, ko jūs domājat, lai mazinātu riskus. “
Viņi pārvietoja taures uz skatuves aizmuguri, blakus gaisa atgriešanas atverēm. Tad viņi no skatuves vidus pārvietoja citus pūšamos instrumentus un pārvietoja tos vai nu pie aizmugurējām ventilācijas atverēm, vai arī uz skatuves durvīm, kuras viņi ierosināja atvērt.
Komanda cer, ka šīs kustības ļaus aerosoliem plūst tieši no koncertzāles, neiziet cauri citu mūziķu elpošanas zonām vai iekrist virpulī uz skatuves. “Jūs vēlaties, lai smēķētājs sēdētu pie loga,” sacīja doktors Saads. – Tieši to mēs šeit darījām.
Visbeidzot, viņi pārvietoja instrumentus, kas vispār nerada miglu – klavieres un sitaminstrumentu sekciju – uz skatuves centru. Saskaņā ar pētnieku aprēķiniem šīs modifikācijas kopā samazināja vidējo aerosola koncentrāciju mūziķu elpošanas reģionos.
Komanda teica, ka, lai arī precīzie gaisa plūsmas modeļi visur būs atšķirīgi, vispārējiem principiem vajadzētu būt spēkā visur. Orķestris var mazināt aerosola izplatīšanās risku, novietojot augsta riska instrumentus pie atvērtajām durvīm un atgaitas ventilācijas atverēm. (Pētnieki ieteica, ka orķestris, kurš nevar izveidot savus datora modeļus, varētu uz skatuves novietot miglas instrumentu un izsekot, kā migla plūst.)
Dr Hongs, kurš nebija iesaistīts Jūtas pētījumā, uzteica modelēšanas darbu. “Simulēt plūsmu orķestra zālē nav viegli,” viņš teica. “Viņi paveica jauku darbu plūsmas īpašību ziņā.”
Bet viņš domāja, vai mūziķu kustināšana patiešām ir praktisks risinājums. “Mēs cieši sadarbojamies ar mūziķiem, un viņi nevēlas viņus pārkārtot,” viņš teica. (Tomēr viņš atzīmēja: “Es domāju, ka studentu kolektīvam tas ir pilnīgi labi.”)
Tā vietā viņš piedāvāja citu, lai arī tikpat netradicionālu risinājumu: rīku maskas. plkst nesen veiktais pētījumsTika konstatēts, ka trompetes zvana pārklāšana ar vienu akustisko audu slāni var samazināt daļiņu emisijas par aptuveni 60 procentiem, nemazinot skaņas kvalitāti.
Savukārt Jūtas simfonija ir izrādījusies atvērta sēdvietu pārdomāšanai. Un, kad viņa pagājušā gada rudenī kāpa uz skatuves, viņa to darīja ar atvērtām skatuves durvīm un aizmugurē pūšamajiem instrumentiem.
“Tas ir bijis milzīgs izaicinājums mūziķiem,” sacīja Stīvens Prosviks, Jūtas simfonijas un Jūtas operas prezidents un izpilddirektors. “Bet viņi visi ienira un teica:” Ejam, izmēģināsim. “”
Brosviks sacīja, ka mūziķiem bija nepieciešamas dažas nedēļas, lai viņi justos ērti ar jauno kārtojumu, un viņi plāno atgriezties pie tradicionālā sēdvietu izkārtojuma šoruden. Bet simulācijas mūziķiem deva mieru un ļāva viņiem atgriezties uz skatuves, viņš teica.
Pētnieki bija gandarīti par to, cik mūziķi bija gatavi pieņemt neparastu risinājumu, lai gan viņu atklājumi, iespējams, pārsteidza dažus mūziķus vairāk nekā citus. Kā teica doktors Suterlends: “Mums jau iepriekš bija jāatvainojas ragiem.”
