摘　要:采用高雷诺数K-ε二方程模型,?在保证Ⅰ?级洁净手术室工作区洁净度、送风速度的前提下,?对Ⅰ?级洁净手术室中回风口大小对其乱流度的影响进行了数值模拟,?得出了可用回风口大小的范围,?为Ⅰ?级洁净手术室的设计提供了依据。

引言

对于一个成功的洁净层流手术室,?既要保证工作区的洁净度、工作区内速度大小,?又要保证工作区内速度的均匀度,?即:乱流度。下面从保证工作区内乱流度角度出发,?对Ⅰ?级洁净手术室中回风口大小进行了研究,?以便在实际工程中能够得到应用。

1　计算的物理模型和数学模型

对物理模型作了如下假设:

1)手术室内无内热源,?外壁绝热;2)送风气体为不可压气体、稳态流动;3)污染源散发的粒子无质量。

其数学模型为:

1)连续性方程:

2)动量方程:

3)紊流脉动动能方程:

4)紊流能量耗散率方程:

5)浓度方程:

式中:ui?———?速度矢量, m/s ;

P?———?压力, Pa ;

vt?———?紊流粘性系数, m2/s,?

v?———?运动粘性系数, m2/s ;

C———?空气含尘浓度,?粒/m3?;

Q?———?污染物发生率,?粒/(m3?s)。

各系数取值如下:

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

2　算例设计

手术室布置图如图1?所示,?乱流度计算点如图2?所示。

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3　结果分析

乱流度是表明Ⅰ?级洁净手术室的一项重要指标,?其基本作用是为了说明速度场的离散程度,?用于不同速度场的比较。其基本表达式如下:

式中:vpj?———?工作区内速度的平均值, m/s ,?;

vi?———?工作区内各节点的速度值, m/s ;

β?———?乱流度;

K?———?工作区内节点总数。

工作区各点乱流度计算结果如表1?所示。

　??为了分析方便,?将表1?拟合成曲线,?如图3、图4?所示。

对于Ⅰ?级洁净手术室而言,?乱流度不宜大于0 .25。由图3?、图4?可以看出:当回风口的高度分别为200 mm?、250 mm?时,?随着回风口长度的增加,?Ⅰ?级洁净手术室工作区的乱流度先减小后增大,?由此可以说明,?在Ⅰ?级洁净手术室中,?回风口过长或者过短都会对乱流度产生影响。由图3?可以看出,?当乱流度小于0.25?时,回风口的长度范围为2 448 mm?～?2 750 mm ;由图4?可以看出,?当乱流度小于0.25?时,?回风口的长度范围为2 452 mm?～?2 746 mm?。由此数据可以看出:当回风口高度增加时,?会使工作区的乱流度或多或少有所增加。因此,?在设计回风口时,?尽可能要减小回风口的高度。另外,?在Ⅰ?级洁净手术室中,?回风口高度为200 mm?、250 mm?时,?回风口的面积能够满足风量的要求,?因此设计回风口时,?尽量使回风口的长度保持在2 448 mm?～?2 746 mm?范围以内。

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4　结语

Ⅰ?级洁净手术室空调设计时,?尽可能减小回风口的高度,?并且使回风口的长度保持在2 448 mm?～?2 746 mm?范围以内。