1前言
洁净室的相关设计必须是依照所需要的洁净室标准来进行设计，要明确应用怎样的回风方法以及多少换气次数，对送风风速，回风口等的布局设计，其他配置的分布等等都要给出一定的要求。之前的设计，大部分是参考了以往案例以及工程师的自身经历，往往会造成最终构建完成的洁净室难以达到所要求的水准。伴随相关工艺技术的迅速发展，人们对洁净室的需求正在日渐提升，不但是处于静态状况下要符合设计要求，在动态状况下也须达到设计需要。这就给相关的设计提出了更加高标准的要求，只是参照以往案例以及工程师的自身经验是难以达到的，这就要求设计人员去努力获取更为有效的辅助工具，而CFD技术或许能够提供一定的帮助。CFD是指的计算流体动力学。首先是对研究项目构建数值模型，以获得所研究项目的连续性、能量、动量方程等，并对以上模型采取离散化的数学处理，应用计算机进行相关的求解。从而获得流体的速度场、温度场等的分布。之前的研究者使用CFD技术，一般多是用来对相关洁净室进行模拟与分析，看重的是其理论.研究效果，而且主要面向的是某些特殊的静态模型，然而在实际应用中，还没有获得很好的方法。
2问题的提出
首先要构建一个300 m2的实验室，进行某电子产品的研究。依据施工工艺规范，包括IS04级大约12m2，IS05 级大.约50m2，后者还要有两试验台进行间歇排风。此外，所构建的实验室的房屋高度仅是3.5m，梁底高仅是2.95m，这么低的高度，是难以采用规范的顶棚送风、地板隔栅回风的，因此我们首先采用顶棚送风、两侧下部回风的设计。选取这种设计之后，就要思考如何设计实验室的实际长宽、回风口的布放、送风单元的设计数目及如何放置、实验台的设置等等。此处就基于50m2 IS05级洁净室的设计，来探讨应用CFD技术进行相关的设计。
设计初期，依照规范标准，在实验室内设置有四个实验台，一般是有两到三名工作人员在这里工作。其中包括了两个会不定时排放有毒物质的实验台，这就必须考虑到室内有毒物质的排放问题，同时又不能干扰到另外的两个实验台的正常工作，在其周围仍然要确保IS05标准的要求。
3构建模型进行数值模拟
我们在FLUENT的CFD前处理软件gambit中构建起相关的模型，并对其采用网格划分方法。回风口的高度达到50mm，室内的实验台高度达到1m，排风口则要达到1m，长款2000×300m，室内上层是FFU 送风部位，下层有回风口、排风口，中部有两块设计为实验台。网格划分时应用非结构网格技术。
接着应用软件对其进行数值模拟。首先是静态状况下的模拟。选取三维运算器来计算：选取的解的方法是隐式分离；选取K-ε紊流来进一步分析，FFU送风处设置为进入位置，采取风速为边界条件，设置风速为0.35m/s，回风口设置为出流位置。研究静态状况下的流场分布，获得风速分析图。结果可知，静态状况下，实验台上层，空气流线能够确保垂直方位，与水平方位的倾斜超过35度，室内因为相关实验人员的走动所造成的粉尘物质就不会落于实验台面上。此外，还能够发现在实验台面之上二十米位置，断面风的风速仍是接近了0.25m/s，确保了对一般污物的管控，而且能够获得合理有效的自我洁净时间。这表明FFU的送风风速的0.35m/s设计是合理的。
4为达IS05级标准对相关设计进行修正
排风口的断面风速按2m/s考虑。依据实际情况，设置工作台面为恒温热源，温度为70℃， 送风温度20℃。当流场中存在温度变化时，使用CFD软件进行计算，选择能量方程，设置边界条件为温度。从而得出结论，试验台产生的热量对整个房间的流场影响很小，仅在桌面处产生微弱小旋涡。说明在这种工况下，实验过程中产生的热量对洁净室内气流组织的影响不大，因此可达到洁净度的设计要求。开启排风机后，受到排风干扰，导致工作台右侧的流线发生了偏转，60%以上的流线与水平方向的倾斜角度范围内流线与x轴夹角分布图小于65度，这样尘粒就有可能沿着垂直于流线地方向传播，破坏了垂直流洁净室的净化效果。因此需要在回风处进行修正，以达到洁净室在动态工况下满足设计要求。
由此可知，在动态状况下，还是有可能达不到IS05 级的标准。假如要降低流线的倾斜角，需减弱装置排风时间对主流场的干扰。一种办法是减少排风口的风速，不过当前的工艺水准要求排风风速必须达到一定风速，这就要求我们去想别的方法来限制排风的干扰。可以在排风实验台的侧部加上一面2.2m的板墙，以有效控制其对主流区产生的影响。墙的下部设计为可调整的百叶风口，另一边设置软围挡。因为洁净室的宽度要求，在静态状况下，回风口处的风速大于2m/s，造成实验台下会出现速率过大的有害气旋，导致污染物质的积累，为确保室内的洁净要求，需在另两边的墙上增设回风口。
5对修改的设计进行数值模拟
我们再对修改后的设计进行相应的数值模拟分析，实验结果发现，因为添加了围挡，相关的气流偏转受到了有效的控制。超过百分之六十的流线与水平方位夹角大于65度。如此在动态状况下，实验台面的洁净度能够得到有效保障。在静态状况下，两面墙上添加回风口后，回风风速可以降低至1.5m/s，实验台下的风速也得到控制，洁净度也能得到一定的保障。
6结论
进过实际测试分析，进行数值模拟的相关结果与实际结果较为符合。这就表明，应用CFD技术在洁净室的气流组织的设计之中，能够设计出符合标准的洁净室。CFD 技术在特定动态状况的应用中也有着非常好的易用性。CFD技术为设计人员选取最优的气流组织方案，探索热气流干扰，以及污染物质在实验室内的排放问题等都能起到非常关键的作用，其是研究人员进行洁净室设计的重要工具。
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