传染性隔离病房的气流组织与负压控制数值研究

摘要

本文从病房的气流组织和压差控制两个方面进行数值研究。 根据污染源的释放特性，建立有瞬态污染源和稳态污染源的病房模型。模拟一次性释放污染物的排除过程，比较换气次数、气流组织对该过程的影响。模拟稳态释放污染物的浓度分布，从气流组织、送风温度和采暖方式等方面比较，对气流组织进行优化。对不同气流组织下气态污染物和颗粒污染物的分布进行模拟，分析两种污染物分布差异及其原因。对病房气流组织的排污效率进行评价，考察气流组织和污染源的相互影响，在此基础上提出污染源指标，评价污染源对某位置的污染程度。 通过模拟计算，得到不同缝隙下渗透风量和通过缝隙压降之间的函数关系式，以及函数关系中流量系数和缝隙几何特性之间的关系。模拟计算病房开启状态下开门断面上气流速度的分布，为在开门断面形成定向气流，通过调节通风系统送、排风量增加通过开门断面流入病房的空气量，比较不同调节气流方式对形成定向气流的效果。采用动网格技术，主要采用二维简化病房模型，模拟不同开门方式(内开、外开或推拉)引起的流场、压力场变化。模拟病房内有污染物时，人员进入全过程污染物的扩散，评价不同开门方向对污染物扩散的影响。 在某部队传染性隔离病房进行一系列试验，以验证所采用的模型及相关参数的可靠性。模拟病房门关闭和全开启状态的流场、压力场，与实测值吻合较好。在病房内释放示踪气体CO2，稳定时测点的浓度和停止释放后浓度的衰减过程，测试值和模拟值吻合较好。用三维病房模型模拟门撤去后示踪气体的扩散，以及用二维简化模型模拟开门过程污染物的扩散，两者的结合和实测的前室浓度变化值吻合较好。 对病房气流组织和压差控制相关方面的研究结果，对隔离病房的通风方式的设计具有一定的指导意义。

目录

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第一章绪论

1.1前言

1.2传染性隔离病房的研究及存在的问题

1.3计算流体力学(CFD)的发展概况

1.4 CFD的模拟研究现状及本课题的意义

1.5本课题的主要研究内容

第二章CFD理论基础及方程模型

2.1传热和流体流动问题的数值方法[52]-[54]

2.2传热与流体流动问题数值计算的主要环节

2.3控制方程[30]

2.4方程的离散

2.5瞬态计算时间的离散

2.6网格生成

第三章隔离病房流场和温度场的模拟

3.1隔离病房模型的建立

3.2气流组织

3.3模拟中使用的相关参数的设定

3.4模拟结果的讨论与分析

第四章气流组织和排污效率研究

4.1污染源

4.2非稳定污染源

4.3稳态污染源

4.3.1 CO2分布和颗粒分布对照

4.3.2不同气流组织下污染物分布比较

5.3.3冬季工况对污染物分布的影响

4.4排污效率评估

第五章压差控制研究

5.1压差和渗透风量[107]

5.2模拟研究渗透参数

5.3门全开状态

5.4开门过程的动态研究

5.4.1动网格理论基础

5.4.2动态模拟

第六章模拟可靠性的验证试验

6.1速度场和压力场的验证

6.2污染物分布的模拟验证

6.3开门状态的模拟验证

6.4开、关门污染物扩散的模拟和验证

第七章结论

7.1主要结论

7.2创新点

7.3工作展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢