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负压隔离病房室内气流组织的优化研究

杨可  
【摘要】:肺结核、流行感冒、肺炎等疾病主要是通过人们的呼吸作用,由空气进行传播的,其中包括非典型性肺炎(Severe Acute Respiratory Syndrome,SARS)。SARS是一种很典型的通过飞沫或近距离接触传染的呼吸道疾病。在SARS爆发的整个过程当中,尤其是在初期,医务人员的感染率明显高于普通人群。因此,人们开始关注在医院病房内SARS的预防和控制。负压隔离病房是利用病房内的负压(相对于外界)阻止病房内含有致病微生物的空气向外界扩散,同时,利用室内合理有效的气流组织形式,迅速地将病人呼出的含菌气体送入排风口,并经高效过滤后排出室内,以此达到安全防护的目的。 本文首先介绍了目前世界上关于负压隔离病房的相关研究,指出了在气流组织方面存在的问题。然后,分析了SARS病毒在负压隔离病房内的传播及其特性,指出病毒是以微生物气溶胶形式存在,并通过室内的气流流动进行传播的。因此,室内合理的气流组织形式可以有效的控制病毒污染物的扩散。本课题利用目前广泛应用的数值模拟计算技术(Computational Fluid Dynamics,CFD),对病房内的气流流场和存在污染源的浓度场,进行了模拟计算。并且同以往普遍采用的标准k -ε湍流模型不同的是,本文采用了目前国外流行的RNG k -ε湍流模型,并通过实例计算和理论计算的对比,证明了其在计算房间内气流(低Re数流动)中的优势。并根据计算结果分析了不同气流组织形式,包括风口位置、尺寸、个数等,对室内流场和污染物浓度场的影响,确定了最佳的形式。而且根据多方面影响因素确定了最佳室内换气次数,为国内负压隔离病房的建设和规范的制定提供了参考。而针对传统的气流组织测试方法存在的一些不足,本课题采用了一种新的测试方法,即模型实验配合粒子图像速度场仪(Particle Image Velocimetry,PIV)的方法,通过实验说明了其应用的可行性。


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