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洁净手术室自净时间的相关研究

作　者: 章萧珊
导　师: 赵加宁
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 洁净手术室自净时间 CFD 数值模拟浓度曲线拟合
分类号: TU831.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 72次
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内容摘要

近年来,随着经济的发展,人们生活水平的普遍提高,人们对健康的重视程度也愈来愈重。这就对医疗条件提出了越来越高的要求。由于医院洁净手术室功能的特殊性,突发手术执行的随机性及紧迫性,特别是急诊手术病人,一分一秒都关系到患者的生命,这些都要求医院洁净系统运行有效,启动迅速,能保证即使在十万分火急的情况下,洁净空调系统也能在最短的时间内,给医生和病人提供可靠而无后患的手术环境。以上所述都涉及到自净时间的问题,本论文的着眼点也正在于此。关于对洁净室自净时间的研究,相关文献虽给出了在均匀分布状况下自净时间的计算公式,国内也有另外一些学者在论文中提出了换气次数与自净时间的关系,并列出了相应的关系表,但以上这些方法均存在着一定的局限性。本论文的工作目的是为给设计者们一个简洁易行的预算一个洁净系统自净时间的方法。论文先是基于目前国内外普遍采用的典型的高级别局部单向流洁净手术室形式作为物理模型来进行建模,力求建模的典型、切实。然后通过CFD模拟,分别研究一个典型局部单向流洁净手术室在洁净空调系统停机后1h,2h……至一个清扫周期后,系统从开始运行到手术室内尘埃粒子浓度值达到相应级别要求这段时间里手术室内尘埃粒子浓度的分布情况,得出各自所需的自净时间;然后通过理论分析等手段验证了该模拟手段的正确性和模拟结果的可靠性。然后在相关文献给出的不均匀分布理论下局部单向流洁净手术室自净时间的计算公式的基础上,运用方差分析、正交试验设计等数学方法对影响局部单向流洁净手术室自净时间的各个因素进行显著性分析,得出影响最为显著的两个因素;并以这两个显著因子为自变量,通过CFD模拟得出一系列典型数据点,再运用数学软件Mathematica对其拟合,得出基于不均匀理论的局部单向流洁净室自净时间的计算式,再通过“变量转换”,“系数取整”等一系列手段来使公式得到了进一步的简化,以方便设计者使用和推广。最后通过CFD模拟来验证拟合所得的局部单向流洁净室自净时间的简易计算公式的可行性和准确性。结果表明本课题研究得出的基于不均匀理论的局部单向流洁净室自净时间的计算公式具有简便、准确的特性,可以为洁净室设计者在设计时提供一定的参考,也可以为使用者检验设计者工作成效提供一个依据。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-17
  1.1 课题背景、研究目的及意义  10-12
  1.2 国内外研究现状及分析  12-15
    1.2.1 国内外对洁净手术室自净时间的研究现状  12-14
    1.2.2 CFD技术在洁净手术室的应用现状  14-15
    1.2.3 目前研究存在的问题  15
  1.3 本课题主要研究内容  15-17
第2章 CFD模拟及结果分析  17-40
  2.1 引言  17
  2.2 物理模型和CFD计算模型的建立  17-25
    2.2.1 物理模型的建立  18-19
    2.2.2 CFD计算模型建立  19-22
    2.2.3 数值模拟的几点假设及说明  22
    2.2.4 湍流模型的选择  22-24
    2.2.5 边界条件设定  24-25
  2.3 局部单向流洁净室内尘埃粒子浓度场分布情况模拟  25-30
    2.3.1 相关参数的确定  25-29
    2.3.2 对称面的运用  29-30
  2.4 模拟结果分析  30-38
    2.4.1 测点的选取  30
    2.4.2 自净时间的得出  30-32
    2.4.3 工作区截面风速测点的选取及验证  32-33
    2.4.4 自净时间与理论计算值的比较  33-34
    2.4.5 典型面在开机不同时刻的浓度场和速度场分布  34-38
  2.5 系统停运不同时间后室内浓度场模拟  38-39
    2.5.1 系统停运不同时间后室内尘埃粒子分布情况模拟结果  38
    2.5.2 室内初始浓度对自净时间的影响  38-39
  2.6 本章小结  39-40
第3章自净时间各影响因子的统计学分析  40-52
  3.1 引言  40-41
  3.2 基于不均匀理论洁净手术室自净时间计算方法的探讨  41-43
    3.2.1 不均匀分布理论介绍  41
    3.2.2 基于不均匀理论洁净手术室自净时间计算公式的推导  41-43
  3.3 局部单向流洁净室自净时间的各影响因素的统计学分析  43-51
    3.3.1 方法选取  43
    3.3.2 影响因子及其水平的确定  43-46
    3.3.3 因子间的交互作用  46-47
    3.3.4 正交试验的方差分析  47-51
  3.4 本章小结  51-52
第4章自净时间计算公式的曲线拟合、简化及验证  52-65
  4.1 引言  52
  4.2 Mathematica软件介绍  52-53
  4.3 曲线拟合及自净时间定量关系式的确定  53-61
    4.3.1 曲线拟合  53-55
    4.3.2 最佳拟合形式的确定  55-57
    4.3.3 拟合公式的简化  57-60
    4.3.4 拟合公式的进一步简化及确定  60-61
  4.4 定量关系式的验证  61-63
    4.4.1 CFD模拟验证  61-63
    4.4.2 验证结果  63
  4.5 定量关系式的适用范围  63-64
  4.6 本章小结  64-65
结论  65-67
参考文献  67-71
攻读学位期间发表的学术论文  71-73
致谢  73-74

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