摘　要:采用高雷諾數K-ε二方程模型,?在保證Ⅰ?級潔凈手術(shù)室工作區潔凈度、送風(fēng)速度的前提下,?對Ⅰ?級潔凈手術(shù)室中回風(fēng)口大小對其亂流度的影響進(jìn)行了數值模擬,?得出了可用回風(fēng)口大小的范圍,?為Ⅰ?級潔凈手術(shù)室的設計提供了依據。

引言

對于一個(gè)成功的潔凈層流手術(shù)室,?既要保證工作區的潔凈度、工作區內速度大小,?又要保證工作區內速度的均勻度,?即:亂流度。下面從保證工作區內亂流度角度出發(fā),?對Ⅰ?級潔凈手術(shù)室中回風(fēng)口大小進(jìn)行了研究,?以便在實(shí)際工程中能夠得到應用。

1　計算的物理模型和數學(xué)模型

對物理模型作了如下假設:

1)手術(shù)室內無(wú)內熱源,?外壁絕熱;2)送風(fēng)氣體為不可壓氣體、穩態(tài)流動(dòng);3)污染源散發(fā)的粒子無(wú)質(zhì)量。

其數學(xué)模型為:

1)連續性方程:

2)動(dòng)量方程:

3)紊流脈動(dòng)動(dòng)能方程:

4)紊流能量耗散率方程:

5)濃度方程:

式中:ui?———?速度矢量, m/s ;

P?———?壓力, Pa ;

vt?———?紊流粘性系數, m2/s,?

v?———?運動(dòng)粘性系數, m2/s ;

C———?空氣含塵濃度,?粒/m3?;

Q?———?污染物發(fā)生率,?粒/(m3?s)。

各系數取值如下:

C1=1.44 , C2=1.92 ,?Ck?=1 .00, Cε=1 .30, Cμ=0 .09, Cc?=1 .00。

2　算例設計

手術(shù)室布置圖如圖1?所示,?亂流度計算點(diǎn)如圖2?所示。

??

3　結果分析

亂流度是表明Ⅰ?級潔凈手術(shù)室的一項重要指標,?其基本作用是為了說(shuō)明速度場(chǎng)的離散程度,?用于不同速度場(chǎng)的比較。其基本表達式如下:

式中:vpj?———?工作區內速度的平均值, m/s ,?;

vi?———?工作區內各節點(diǎn)的速度值, m/s ;

β?———?亂流度;

K?———?工作區內節點(diǎn)總數。

工作區各點(diǎn)亂流度計算結果如表1?所示。

　??為了分析方便,?將表1?擬合成曲線(xiàn),?如圖3、圖4?所示。

對于Ⅰ?級潔凈手術(shù)室而言,?亂流度不宜大于0 .25。由圖3?、圖4?可以看出:當回風(fēng)口的高度分別為200 mm?、250 mm?時(shí),?隨著(zhù)回風(fēng)口長(cháng)度的增加,?Ⅰ?級潔凈手術(shù)室工作區的亂流度先減小后增大,?由此可以說(shuō)明,?在Ⅰ?級潔凈手術(shù)室中,?回風(fēng)口過(guò)長(cháng)或者過(guò)短都會(huì )對亂流度產(chǎn)生影響。由圖3?可以看出,?當亂流度小于0.25?時(shí),回風(fēng)口的長(cháng)度范圍為2 448 mm?～?2 750 mm ;由圖4?可以看出,?當亂流度小于0.25?時(shí),?回風(fēng)口的長(cháng)度范圍為2 452 mm?～?2 746 mm?。由此數據可以看出:當回風(fēng)口高度增加時(shí),?會(huì )使工作區的亂流度或多或少有所增加。因此,?在設計回風(fēng)口時(shí),?盡可能要減小回風(fēng)口的高度。另外,?在Ⅰ?級潔凈手術(shù)室中,?回風(fēng)口高度為200 mm?、250 mm?時(shí),?回風(fēng)口的面積能夠滿(mǎn)足風(fēng)量的要求,?因此設計回風(fēng)口時(shí),?盡量使回風(fēng)口的長(cháng)度保持在2 448 mm?～?2 746 mm?范圍以?xún)取?

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4　結語(yǔ)

Ⅰ?級潔凈手術(shù)室空調設計時(shí),?盡可能減小回風(fēng)口的高度,?并且使回風(fēng)口的長(cháng)度保持在2 448 mm?～?2 746 mm?范圍以?xún)取?