洁净室气固两相流的数值模拟

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本文是利用CFD软件预测洁净室房间内气流温度、湿度、气流速度和污染物浓度及其分布等环境因子参数。通过模拟确定洁净室房间内颗粒物的分布状况和特性,最大限度的带走颗粒物,降低室内颗粒物的浓度,为保证室内拥有最佳的空气质量环境提供理论依据。 本文主要研究分析了洁净室内尘埃离子的流动与分布特性,分别利用混合模型与离散相模型对洁净室内的尘埃粒子的流动(运动)轨迹进行数值模拟,并与实验测试的房间尘埃粒子的数据进行模拟验证,最终确定尘埃粒子的流动特性,并得出尘埃粒子的分布特性的结论。 当污染物的颗粒直径小于1.0μm时,颗粒在洁净室内的流动形态是类似于气体等连续流体的流动特性;但同时又表现出不同于气体流动的特性,即速度方程之间存在差异。 当污染物的颗粒直径大于1.0μm、小于5.0μm时,颗粒在洁净室内的流动形态基本可以看作是离散型的颗粒运动来考虑。这时颗粒之间的碰撞与沉降作用可以忽略不计。 当颗粒的直径达到10.μm时颗粒的沉降作用就会对颗粒的流动性起主导作用,离散相模型对尘埃粒子的模拟已经不再适用。 本文还研究分析了洁净室内换气次数对尘埃粒子扩散的影响,针对洁净室房间顶送对侧排的通风方式,建立三维CFD模型进行计算分析,确定数值模拟的控制方程、湍流方程、颗粒运动轨迹模型组份传输、模型以及边界条件的设定。同时在保证洁净室内气流组织满足工作环境要求的情况下,尽可能的降低洁净室的送风系统的能耗,以期达到节能的目的。通过模拟对比,当换气次数为55次时,洁净室室的排污效率最好。继续增大换气的次数室内的污染物分布状况没有明显的改善。通过本文的模拟分析,可以为洁净室在通风设备的选用上提供节能方面的建议。
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