论文题目: 手术室空气净化效果的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 建筑技术科学
作者: 凌继红
导师: 涂光备
关键词: 手术区,周边区,数值模拟,动态实验,不均匀垂直送风
文献来源: 天津大学
发表年度: 2005
论文摘要: 术后感染对于社会、医院和患者都会带来很大的危害。对于某些手术,如矫形手术、移植手术等,空气净化对于降低术后感染率具有显著的效果,而空气的净化效果又受到不同空气分布方式的影响。本课题采用数值模拟和实验研究相结合的方式对局部垂直送风手术室的净化效果进行了研究。通过空态数值模拟和实验分析,得出局部孔板送风口湍流度的变化不论对手术区工作截面风速,还是对不同高度的平均风速均无显著影响。根据对手术室进行空态及静态实验的数据,对I、II、III级手术室手术区与周边区的洁净度和菌落数的差异进行了分析,得出各级手术室手术区与周边区的菌落数没有明显差异,甚至均可以达到100级的要求。通过对手术室动态模型实验数据、动态实测数据与数值模拟值进行相关性分析,表明了利用数值模拟进行手术室净化效果的定性分析具有较大的可信度。利用数值模拟方法,得出手术区细菌浓度与送风速度呈幂函数的关系;在我国首次对手术区热烟羽效应对切口区域细菌浓度的影响进行了分析,从节能和保护关键区域出发,给出了推荐送风速度。同时,对手术台覆盖落地台布和覆盖不落地台布的工况进行了净化效果的对比研究。从提高热舒适的角度,提出在I级手术室可以采用具有2个送风速度(中心区低速)的不均匀垂直送风单元的设想,并通过数值模拟验证了其净化效果。
论文目录:
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 医院感染的危害
1.1.2 空气洁净技术对降低手术感染率的作用
1.1.3 我国洁净手术室空气净化标准的制定
1.2 洁净手术室的空气分布方式
1.2.1 单向流
1.2.2 非单向流
1.3 洁净手术室气流组织的研究进展
1.3.1 手术室舒适度的研究
1.3.2 洁净手术室气流分布方式的比较研究
1.3.3 新型送风系统的研究
1.4 本课题研究内容
第二章 数值模拟方法
2.1 湍流模型简介
2.1.1 零方程模型
2.1.2 单方程模型
2.1.3 双方程模型
2.2 求解方法
2.2.1 计算区域的离散化
2.2.2 建立离散方程
2.2.3 求解离散方程
2.3 风口模型
2.3.1 基本模型
2.3.2 盒子方法
2.3.3 动量方法
2.3.4 N 点风口动量模型
2.3.5 风口模型的选择
第三章 空态手术室气流组织的数值模拟
3.1 物理模型
3.2 数学模型
3.2.1 控制方程
3.2.2 边界条件
3.3 结果分析
3.3.1 送风湍流度对手术区工作截面速度均匀度的影响
3.3.2 送风湍流度对沿程速度的影响
3.3.3 送风湍流度对手术区速度场分布影响的显著性分析
第四章 动态手术室气流组织的数值模拟
4.1 室内发菌量
4.1.1 细菌的等价直径
4.1.2 人体的发菌量
4.2 室内微生物的运动规律
4.2.1 作用在微粒上的力
4.2.2 热对流气流对微生物运动的影响
4.2.3 人员扰动的二次气流对微生物运动的影响
4.3 物理模型
4.3.1 手术室的布置
4.3.2 人体模型的建立
4.4 数学模型
4.4.1 控制方程
4.4.2 边界条件
4.4.3 收敛准则
4.5 结果分析
4.5.1 送风速度对浓度场的影响
4.5.2 手术床铺设落地台布对浓度场的影响
4.6 结论
第五章 洁净手术室净化效果的实验研究
5.1 空态实验研究
5.1.1 实验目的
5.1.2 实验仪器
5.1.3 空态手术室净化效果的研究
5.1.4 讨论
5.1.5 数值模拟的实验验证
5.1.6 结论
5.2 模型实验研究
5.2.1 概述
5.2.2 实验数据分析
5.2.3 实验数据与数值计算的比较
5.2.4 结论
5.3 动态实验研究
5.3.1 I 级手术室的浓度场测试
5.3.2 II 级手术室的浓度场测试
5.3.3 III 级手术室的浓度场测试
5.3.4 数据分析
5.3.5 手术床铺设落地台布对浓度场的影响
5.3.6 结论
第六章 具有2 个速度场的送风系统研究
6.1 人体在稳态环境下的热平衡
6.1.1 人体的能量代谢率
6.1.2 人体的机械功
6.1.3 人体与环境的对流散热量
6.1.4 人体与环境的辐射散热量
6.1.5 人体与环境的蒸发散热量
6.1.6 人体热舒适方程
6.2 物理模型
6.3 数学模型
6.3.1 控制方程
6.3.2 边界条件
6.4 结果分析
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
发表论文和科研情况说明
致谢
附录一 空态下速度场数值模拟计算结果
附录二 模型实验测试原始数据
发布时间: 2006-05-24
参考文献
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