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Ⅱ级洁净手术室送风形式模拟及适用探讨

作　者: 郭倩
导　师: 李晓冬；廉学军
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 环境工程
关键词: Ⅱ级洁净手术室辐流中心高速送风
分类号: TU834.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

医院是一个人员流动大,易感人员多的场所,而手术室又是其中极为特殊的区域。手术部的洁净与否直接关系着手术的成功率和病人的康复效果。然而在能源紧张的今天,如何在提高洁净效果的同时降低能耗的投入,是我们所要研究的主题。本文中将针对Ⅱ级洁净手术室进行模拟分析。首先,按照规范推荐尺寸建立物理模型,运用数值模拟的方法对手术室三种送风形式对污染物控制效果进行预测并对其影响因素进行分析。对Ⅱ级洁净手术室用规范中推荐的形式的送风形式进行了模拟,模拟中发现手术灯下方极易产生涡流,这有可能会把污染物带到主流区造成手术切口的感染。减少换气次数,则较低的风速抵御外来干扰和排除污染物的能力变差。污染物浓度随着换气次数的递减不断增大,但都在规范要求内。对于温度,当换气次数减小到30ACH时送风气流已经不能够有效的降温、维持手术区合适的温度。针对于手术灯对于手术切口上方的气流的严重阻碍问题,试用相同送风量的矢流送风送风方式对其进行模拟分析。模拟发现,在空态的情况下,流线不交叉。手术灯对气流的遮挡作用非常小,而人员等对气流有很大的影响,气流容易在阻挡物的下风侧出现漩涡,在矢流洁净室中应尽量避免在流线方向上的障碍。在相同送风量下,矢流送风方式的速度衰减较快,手术区内温度较高,超出了规范限定值,手术区平均浓度高于乱流送风方式3倍,超出规范要求。相同风量下,低速辐流送风形式对Ⅱ级洁净手术效果不好。为提高手术区内的净化效果,采用了中心高速送风方式对洁净手术室进行模拟分析。这种送风形式,能够有效的针对性的,对手术台部分进行保护。但同时,送风气流动能增大,在天棚两侧也更容易形成大面积涡流。所以对手术室要定期进行全室的清洁,防止死角处的污染物汇入主流区造成手术送风气流的二次污染。在模拟中发现,中心风口的出流速度对手术区部的速度起主导作用。而总送风量不变,温度场变化不明显。中心送风速度差的增大,手术区整体浓度呈减小趋势。综合考虑认为,中心最佳送风风速是0.3m/s~0.4m/s。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-20
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  9-10
    1.1.1 课题背景  9
    1.1.2 课题的目的和意义  9-10
  1.2 国内外研究现状及分析  10-15
    1.2.1 空气洁净技术的历史与现状  10-12
    1.2.2 研究和应用中存在的不足  12-15
  1.3 洁净室等级及气流组织  15-19
    1.3.1 洁净室等级  15-16
    1.3.2 手术室空气质量的影响因素  16
    1.3.3 气流组织设计  16-19
  1.4 主要研究内容  19-20
第2章数值计算的基本理论  20-25
  2.1 CFD 技术介绍  20
  2.2 湍流模拟的介绍  20-21
    2.2.1 DNS(直接数值模拟)  20
    2.2.2 LES（大涡模拟）  20-21
    2.2.3 RANS(雷诺平均)  21
  2.3 流体力学的控制方程  21-22
  2.4 紊流的基本模型  22-23
    2.4.1 标准k? ? 模型  22
    2.4.2 RNG k? ? 模型  22-23
    2.4.3 零方程模型  23
    2.4.4 其他模型  23
  2.5 方程的离散和求解方法  23
  2.6 本章小结  23-25
第3章乱流送风方式气流组织的研究  25-46
  3.1 两相流模拟方法的研究  25-28
    3.1.1 Lagrange 方法  26-27
    3.1.2 Euler 方法  27-28
  3.2 颗粒轨迹模型  28
  3.3 室内发法尘发菌量  28-29
  3.4 洁净手术室物理模型的建立及边界条件的设定  29-32
    3.4.1 手术室的物理模型  29-31
    3.4.2 手术室的边界条件  31
    3.4.3 手术室的网格划分  31-32
  3.5 手术室的数学模型的建立  32-33
  3.6 洁净手术室模拟分析  33-45
    3.6.1 速度场的计算与分析  34-36
    3.6.2 温度场的计算与分析  36-40
    3.6.3 浓度场的计算与分析  40-45
  3.7 本章小结  45-46
第4章矢流送风方式气流组织的研究  46-60
  4.1 矢流洁净手术室送风方式及气流流型  46-48
  4.2 矢流洁净手术室的模拟分析  48-58
    4.2.1 速度场的计算与分析  50-53
    4.2.2 温度场的计算与分析  53-55
    4.2.3 浓度场的计算与分析  55-58
  4.3 本章小节  58-60
第5章中心高速送风形式气流组织模拟  60-78
  5.1 中心高速送风方式的气流分析  61-62
  5.2 中心高速送风形式的模拟分析  62-77
    5.2.1 速度场的计算与分析  62-69
    5.2.2 温度场的计算与分析  69-73
    5.2.3 浓度场的计算与分析  73-77
  5.3 本章小结  77-78
结论  78-79
参考文献  79-83
攻读学位期间发表的论文  83-85
致谢  85

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