医院I级洁净手术室的流场和温度场的数值模拟

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提要

本文对I级洁净手术室实际运行时的流场和温度场进行数值模拟，证实了《医院洁净手术部建设标准》中的部分技术参数范围（主要针对空态手术室）在动态时的可操作性。标准在I级洁净手术室中用局部送风代替全室单向流气组织形式，既保证了关键区域的净化要求，又大大降低了洁净手术室的造价和运行费用，符合我国的国情。

关键词

I级洁净手术室 数值模拟 主流区 速度场 温度场

1 引言

我国新的《医院洁净手术部建设标准》（以下简称标准）已与2000年10月正式颁布并开始实施，已成为国内新建手术室和旧手术室的主要设计标准。标准采用我国"主流区"理论联系实际科研成果，以保障用较小的同量在关键区域达到较好的控制效果。但这一技术措施的净化效果在学术界也引起了争论，尤其是在I级洁净手术室。为此，本文对实际运行时的I级洁净手术室的流场和温度场进行数值模拟，以验证标准中的部分技术参数范围（主要针对空态手术室）在动态时的可操作性，以及在我国目前的国情下，标准在I级洁净手术室中用局部送风代替全室单向流理论的可行性。

在传统的空调设计中，由于送风口、回风口以及室内热源等因素的影响，难以对室内三维流场、速度场进行精确计算，在一定程度上影响了系统设计及设备选型的经济技术合理性。采用模型实验的方法对室内气候环境参数的分布情况进行预测虽然可靠，但是预测周期长、价格昂贵，较难在工程中使用。对这样的非线性问题，计算流体力学（CFD，Computational Fluid Dynamics）方法显示了其独特的优越性能，利用CFD技术，快速，廉价，又可有效地了解室内的流场、温度场、浓度场的分布特征，为合理的系统设计及设备选型提供有益的参数资料。

目前，国外许多设计所和建设单位都已经将CFD模拟技术应用到实际设计预测中，并取得了较好的效果，尤其是对影剧院及建筑中厅等大空间的设计预测。国内以前在数值计算方面的研究主要集中在运用自己开发的应用程序进行模拟，尤其是对净化空调作的模拟研究比较多。这些模拟大多是二维或简单的三维工业洁净空调模拟，且主要是空态的，与实际运行时的情况相关较大。本文将利用FLUENT软件对实际运行的I级洁净手术室的流场和温度场进行三维数值模拟，分析动态手术室的气流控制效果。

2 几何模型

本文模拟的手术室是按照《医院洁净手术部建设标准》的规定设计的I级洁净手术室。整个模型都严格按照标准的要求进行设计（表1）。

I级洁净手术室部分主要技术参数

表1

温度（℃ ）