110-CFD技术在医药洁净室设计中的应用.pdfVIP

CFD 术在医药洁净室设计中的应用 吴海涛 鲁文 （中国医药集团联合工程有限公司 湖北武汉 430077） 摘 要：针对医药工业洁净厂房设计过程中气流组织无法预知的问题，探讨使用 CFD 软件进行模拟，并 用于指导设计。对送风口形式、风口布置等对气流组织的影响，采用 CFD 软件进行模拟比较，并探索将 CFD 软件应用于实际工程设计。 关键词：医药厂房；洁净室；CFD 气流模拟；空调系统 0 引言 洁净技术是五十年代初兴起的一门研究如何控制一定空间内的尘埃粒子数、生物粒子数、温度、湿 度、气流速度、正压值等的综合性技术学科，它是衡量一个国家科学技术及现代工业发展水平的重要标 志之一。最早认识到洁净空气环境重要性的是医学界，随着科学技术的进步，医疗水平和人民生活质量 的提高，来自药品、化妆品等感染病症和不良反应的问题日益引起人们的关注。人们发现，要确保药品 的质量，除了应遵照药典规定的特定的要求、配方外，还应具有符合要求的生产环境，以防止生产工程 中微粒和微生物的污染、交叉污染。 20 11 3 (2010 ) GMP 年 月开始执行的 《药品生产质量管理规范 年修订 》，与旧版 相比，对于无菌产品 生产车间的环境参数提出了更高、更严的要求。这对医药工业洁净厂房的设计提出了严峻的挑战。在医 药工业洁净厂房的设计、施工和运行过程中，洁净房间的气流组织是影响洁净室成功与否的一个重要因 素。良好的气流组织，既能保证房间的 净度等级， 能有效地避免生产过程中的污染与交叉污染。但 在设计过程中，房间的气流组织是无法直观显示的，设计者无法直观地检查房间的气流组织是否合理， 因此难免会有一些不当的甚至是错误的设计。面对此类问题，在设计过程中可采用CFD 软件进行气流组 织的模拟及演示。 1 CFD模拟 术及Fluent软件介绍 CFD Computational Fluid Dynamics （ ，计算流体力学），是利用计算机对流体流动、传热等进行数 值计算和图像显示的技术。常用的CFD 商业软件有很多种，如Fluent 、Phoenics、POLYFLOW、Airpak 等。本文应用Fluent 软件，探讨、研究了CFD 软件在医药工业洁净厂房设计中的应用。 CFD 的物理学基础是计算流体力学和计算传热学，其中，最基本的是三大方程 连续性方程、 Navier-Stocks 方程和能量方程。其中，连续性方程，描述的是流体的连续性，是质量守恒定律的数学表 达式，以微小控制体为研究对象，可推导得到其微分张量形式为： r rui 0 t x i u 洁净室内流体的三维流动在恒定、不可压缩的条件下连续性方程则为： i 0 x i 动量方程是动量守恒定律的数学表达式。分析微小控制体的受力、运动情况及连续性方程可推导得 到其微分张量形式为： 2 u u u 1 p u i i j f n i