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1、2005年第33卷第4期流体机械59文章编号:1005)0329(2005)04)0059)03高级别洁净室气流组织的优化赵金亮,刘俊杰,朱能(天津大学,天津300072)摘要:利用CFD方法对拟采用风机过滤器单元(FFUs)洁净空调方案的ISO5级电子工业洁净室进行模拟,得出室内气流速度场,分析其性能,通过理论公式计算所能达到的洁净度。认为通过合理布置末端FFU送风口位置及选择回风形式,以及选用较高级别的末端过滤器,可以在FFU满布率较低时达到较高的洁净度级别。关键词:计算流体动力学(CFD);洁净室;风
2、机过滤器单元;满布率中图分类号:TU834.8文献标识码:AOptimizationofAirflowinHighCleanlinessLevelCleanroomZHAOJin-liang,LIUJun-jie,ZHUNeng(TianjinUniversity,Tianjin300072,China)Abstract:ByCFDtechnique,thevelocityfieldsofaISOclass5cleanroomwithFFUair-conditioningsystemwassimulated
3、anditsper-formancewasanalyzed,theoreticalformulaisappliedtogainthecleanliness.TheresultshowsthatselectingproperlocationofFFUs,ap-propriatemodeofoutletandhighlevelterminalfilter,highercleanlinesslevelcanbeobtainedinspiteoflowercoveragerate.Keywords:computat
4、ionalfluiddynamics;cleanroom;fanfilteruints;coveragerate1引言从流动的雷诺数来考虑,洁净室的气流均为[1]紊流,空气的流动满足连续性方程、动量方程和随着计算流体动力学(CFD)技术自身的发能量方程。对于工程问题,我们不需要关心紊流展,其已广泛应用于暖通空调和洁净室等工程领的精细结构及其瞬时变化,而只关心紊流随机变域。通过计算机求解流体所遵循的控制方程,可量的有关平均值,因此,本文采用雷诺时均方程紊以获得流动区域的流速、温度、组分、浓度等物理流粘性系数法
5、,流动模型采用暖通空调广泛采用量的详细分布情况。本文利用CFD软件,对采用的标准k-E二方程模型,k-E模型通过求解紊流风机过滤器单元净化空调系统的某微电子洁净厂动能与紊流动能耗散率的输运方程得到紊流粘性房的ISO5级洁净室进行计算机模拟,利用所得到系数。[2]的速度场分析评价其性能,利用理论计算验证其控制方程的通用形式:平衡态的洁净度,并提出一些应用中的注意事项,div(QV5-#Á,effgrad5)=SÁ为实际工程应用提供参考。最后通过实地现场测3式中Q)))空气密度,kg/m试,证明减少末端高效过滤
6、器的个数同样可以得V)))气流速度矢量,m/s到较高的洁净室级别,并满足动态工作的要求。#Á,eff)))有效扩散系数,kg/(m#s)5)))1,u,v,w,k,E中的一项2数值模拟及分析u,v,w)))三个方向的速度分量,m/s22k)))紊流动能,m/s211数学模型E)))紊流动能耗散率,m2/s3收稿日期:2004)05)2060FLUIDMACHINERYVol133,No14,2005SÁ)))源项孔板作为回风口。其物理模型如图3所示,气流5=1时通用方程变为连续性方程。流场分布如图4所示。边
7、界条件:墙体边界设为无滑移边界条件;送风边界条件:送风速度取过滤器面风速平均值,速度方向竖直向下;回风边界条件:回风口满足充分发展段紊流出口模型。由于室内热负荷较小,不考虑温度浮升效应对气流的影响。采用混合迎风差分格式对偏微分方程进行离散,基于有限容积法的SIMPLEST算法进行求解。212物理模型及计算结果分析方案一将风机过滤器单元(规格为1.2m@1.2m)成条型居中布置于天花板,满布比为25%,回风采用全地面均匀散布穿孔板作为回风口。物理模型如图1所示。经模拟计算得到气流流场如图图3风机过滤器单元布置
8、平面示意(均匀)2所示(由于送风口在Y方向呈对称布置,图中只给出一半流场)。从图2可知,在送风口下方流线垂直向下,流线平行较好,而在送风口至墙体范围内有较大的涡流区,主流区范围减少,不能使全室工作区达到较高级别。同时粒子也会被卷吸进入主流区,排除污染物的路径增长,增加污染的可能性。图4均匀布置YZ截面流场图从模拟计算结果可知,对于均匀布置的风机过滤器单元方案,工作区1.2m及0.8m高度断面平均风速分别为0.15
