带气幕的局部洁净室数值模拟.doc

带气幕的局部洁净室数值模拟 .doc带气幕的局部洁净室数值模拟
摘要本文以k-ε紊流模型为基础,对带气幕的局部洁净室的流场和污染物浓度场进行模拟。通过分析工作区截面风速、气流速度不均匀度、流线平行度单向流三要素,提出气幕风口尺寸主洁净风口和气幕风速等工作参数的优化结果。同时还考虑了工作台对整个流场的影响。另一方面分析了环境尘源、主洁净区内尘源、尘源高度等因素对洁净区内浓度场的影响,从理论上指出气幕射流力是影响气幕隔断的主要因素之一。

关键词气幕局部洁净室数值模拟污染浓度1 前言

目前洁净室净化方式主要有两种,即全面净化方式和局部净化方式。研究表明,局部净化方式以其相对较少的造价和运行操作较简单等特点,日益受到人们的青睐。但局部洁净室会产生因洁净气流引射周围空气而产生沿程收缩,造成洁净区面积减少。为解决这个问题,人们通常采取各种围挡方式。本课题就采取在高效过滤器两侧加两道条形气幕,用较高流速的气幕射流进行围挡。在国外目前已有较成熟的产品,而我国在这方面的研究还很不足。根据笔者所查资料,除建科院空调所进行过水模型试验外,尚未发现较系统的理论研究和相关产品出现。因此希望通过本文分析洁净区的流动特性和污染物分布规律,为该方式的局部洁净室的设计研究和开发作初步的前期探索。

2 本文的研究方法及主要工作

因为洁净室的换气次数较大,且气流组织基本可视为强制对流流型,所以本文的计算模型可采用标准的高雷诺数k-ε二方程模型。
(1)
(2)
为了简化计算,对洁净室的实际条件进行了如下假设:
室内气流流动为稳态流动,室内气流不可压缩流体,物性为常数,忽略质量力;
室内无内热源,围护结构绝热,对于洁净室来说,可假设为无温差送风,而且将室内温度场视为均匀温度场;
忽略污染粒子的质量,并假定它是被动量对气流无作用,室内污染源的发尘速率恒定。
靠近壁面处采用压力壁面函数。离散方法采用有限差分法。在划分网格时,使用交错网格,且在气幕风口号上方设置不均匀风格。在方程组求解时,对耦合方程组使用SIMPLE算法,单个方程组使用ADI逐行迭代法。
本文需要回答以下几个问题:主流区内能否形成单向流型;影响单向流的主要因素是什么;在多大的主送风速和气幕风速
下,能形成流型较好的单向流场;气幕保护下,可供使用的主洁净区宽度