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

引言

對于一個成功的潔凈層流手術室,?既要保證工作區(qū)的潔凈度、工作區(qū)內(nèi)速度大小,?又要保證工作區(qū)內(nèi)速度的均勻度,?即:亂流度。下面從保證工作區(qū)內(nèi)亂流度角度出發(fā),?對Ⅰ?級潔凈手術室中回風口大小進行了研究,?以便在實際工程中能夠得到應用。

1　計算的物理模型和數(shù)學模型

對物理模型作了如下假設:

1)手術室內(nèi)無內(nèi)熱源,?外壁絕熱;2)送風氣體為不可壓氣體、穩(wěn)態(tài)流動;3)污染源散發(fā)的粒子無質(zhì)量。

其數(shù)學模型為:

1)連續(xù)性方程:

2)動量方程:

3)紊流脈動動能方程:

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(shù), m2/s,?

v?———?運動粘性系數(shù), 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(shù)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

手術室布置圖如圖1?所示,?亂流度計算點如圖2?所示。

3　結(jié)果分析

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

式中:vpj?———?工作區(qū)內(nèi)速度的平均值, m/s ,?;

vi?———?工作區(qū)內(nèi)各節(jié)點的速度值, m/s ;

β?———?亂流度;

K?———?工作區(qū)內(nèi)節(jié)點總數(shù)。

工作區(qū)各點亂流度計算結(jié)果如表1?所示。

　??為了分析方便,?將表1?擬合成曲線,?如圖3、圖4?所示。

對于Ⅰ?級潔凈手術室而言,?亂流度不宜大于0 .25。由圖3?、圖4?可以看出:當回風口的高度分別為200 mm?、250 mm?時,?隨著回風口長度的增加,?Ⅰ?級潔凈手術室工作區(qū)的亂流度先減小后增大,?由此可以說明,?在Ⅰ?級潔凈手術室中,?回風口過長或者過短都會對亂流度產(chǎn)生影響。由圖3?可以看出,?當亂流度小于0.25?時,回風口的長度范圍為2 448 mm?～?2 750 mm ;由圖4?可以看出,?當亂流度小于0.25?時,?回風口的長度范圍為2 452 mm?～?2 746 mm?。由此數(shù)據(jù)可以看出:當回風口高度增加時,?會使工作區(qū)的亂流度或多或少有所增加。因此,?在設計回風口時,?盡可能要減小回風口的高度。另外,?在Ⅰ?級潔凈手術室中,?回風口高度為200 mm?、250 mm?時,?回風口的面積能夠滿足風量的要求,?因此設計回風口時,?盡量使回風口的長度保持在2 448 mm?～?2 746 mm?范圍以內(nèi)。

4　結(jié)語

Ⅰ?級潔凈手術室空調(diào)設計時,?盡可能減小回風口的高度,?并且使回風口的長度保持在2 448 mm?～?2 746 mm?范圍以內(nèi)。