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音乐椅? 为什么交换座位可以减少管弦乐队的徒劳。

如果乐器是人,那么小号将是超级散文。 当小号手吹入喷嘴时,被称为气溶胶的微小呼吸道飞沫从音乐家的嘴里穿过,穿过铜管并喷射到空气中。

在致命的流行病期间,当一位音乐家无意中喷出一种传染性病毒时,就会给乐团带来潜在的问题。 小号并不是音乐对健康的唯一危害。

“管乐器就像呼吸液滴喷雾器,”犹他大学的化学工程师和计算流体动力学专家托尼·萨德 (Tony Saad) 说。

Saad 博士及其同事报告说,一个简单但剧烈的改变——重新安排音乐家——可以显着减少舞台上的气溶胶积聚。 在一项新研究中,周三发表在《科学进展》上。

该表演始于去年夏天,当时犹他交响乐团开始想知道他们是否以及如何能够安全地重返演出。

“他们正在寻找能够深入了解人们会相信的缓解策略的人,” 犹他大学的化学工程师、该研究的作者之一詹姆斯·萨瑟兰 (James Sutherland) 说。

研究人员创建了交响乐团音乐厅的详细计算机模型,记录了每个通风口的位置以及通过 HVAC 系统的气流速度。

然后他们为每个音乐家分配了典型的位置。 犹他交响乐团与大多数现代管弦乐团一样,将其音乐家设置为标准风格,在舞台前面使用弦乐器,然后是几排木管乐器和铜管乐器——长笛和双簧管,然后是巴松管和单簧管,然后是法国小号和小号。喇叭。 长号和打击乐部分被放置在舞台的后方。

为了模拟音乐会期间气溶胶的传播,他们将它们结合起来 近期研究 由明尼苏达大学机械工程师洪家荣领衔。 洪博士及其同事与明尼苏达管弦乐团合作,测量了各种不同管乐器发出的气溶胶粒子的浓度和大小。 (他们的发现包括:小号、低音长号和双簧管的风险最高。)

设置好这些参数后,Saad 博士和 Sutherland 博士使用所谓的计算机流体动力学模拟来模拟当所有音乐家都在演奏时空气和气溶胶如何流过犹他州音乐厅。

模拟揭示了复杂的气流模式。 通常,空气从天花板送风口向下流到舞台后部的地板回风口。 但他们也发现,台前和台后两个截然不同的循环也在形成。 “你会看到这些大片区域像一场大飓风一样被回收利用,”萨阿德博士说。

气溶胶可能会卡在这些漩涡中,在舞台周围和周围循环并随着时间的推移而积聚。

喇叭发出大而集中的雾云,造成了一个特殊的问题。 当气溶胶羽流向舞台后面的通风口移动时,它们直接穿过表演者的呼吸区。

萨瑟兰博士说:“我们看到了,说,’好吧,这是一个大问题,我们必须解决它。”“鉴于我们对流动如何移动的了解,我们说,’好吧,让我们移动这些工具中的一些。

他们知道这个想法可能会引起争议。 几十年来,管弦乐队通常以相同的方式编排,原因包括声学和传统。 “当我们开始这个项目时,我们问他们,‘我们有什么限制? 萨瑟兰博士说:我们可以移动人吗? 他们说,‘你会尽你所能来降低风险。 ”

他们将小号移到舞台后方,靠近回风口。 然后他们将其他管乐器从舞台中间移开,将它们移到后通风口附近或舞台门上,他们提议将其打开。

团队希望这些运动能让气溶胶直接从音乐厅流出,而不会经过其他音乐家的呼吸区域,也不会在舞台上陷入漩涡。 “你想让吸烟者坐在靠近窗户的地方,”萨德博士说。 “这正是我们在这里所做的。”

最后,他们将根本不会产生雾气的乐器——钢琴和打击乐部分——移到了舞台中央。 总之,根据研究人员的计算,这些修改降低了音乐家呼吸区域的平均气溶胶浓度。

该团队表示,尽管各地的确切气流模式会有所不同,但总体原则应该无处不在。 管弦乐队可以通过在敞开的门和回风口附近放置高风险乐器来降低气溶胶传播的风险。 (研究人员建议,无法制作自己的计算机模型的管弦乐队可以在舞台上放置雾乐器并跟踪雾是如何流动的。)

没有参与犹他州研究的洪博士称赞了建模工作。 “模拟管弦乐大厅内的流动并不容易,”他说。 “他们在流动特性方面做得很好。”

但他想知道移动音乐家是否真的是一个实用的解决方案。 “我们与音乐家密切合作,他们不想重新安排他们,”他说。 (但是,他指出,“对于学生乐队来说,我认为这完全没问题。”)

相反,他提出了一种不同但同样非常规的解决方案:工具面具。 最近的研究结果表明,用单层声学组织覆盖小号钟可以在不影响音质的情况下减少约 60% 的微粒排放。

事实证明,犹他交响乐团对重新考虑座位问题持开放态度。 去年秋天她登上舞台时,舞台门打开,管乐器在后面。

“这对音乐家来说是一个巨大的挑战,”犹他交响乐团和犹他歌剧院总裁兼首席执行官斯蒂芬·普罗斯维克说。 “但他们都跳了进去,说,‘走吧,我们试试看。’”

Brosvik 说音乐家们花了几周的时间才对新的安排感到满意,他们计划在今年秋天恢复传统的座位安排。 但模拟让音乐家们安心,让他们回到舞台,他说。

研究人员对音乐家采用不同寻常的解决方案的意愿感到高兴,尽管他们的发现可能比其他音乐家更能打动一些音乐家。 正如萨瑟兰博士所说,“我们不得不提前向牛角们道歉。”

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