洁净室流型及气流组织与CFD方法
作者：龚光彩 王先蓉 任承钦 汤广发 陈在康（湖南大学土木工程学院，410082，长沙）（长炼石油化工设计院，414012，岳
1 洁净室流型及气流组织 ｗｗｗ．ｚｈｕｌｏｎｇ．ｃｏｍ
通常，洁净室可分为乱流洁净室与单向流洁净室。就洁净室的气流状态而言，其流动一般均处于紊流状态。乱流洁净室与单
层、紊流状态即Re数大小来划分的（层流状态时虽可得到真正意义上的单向流，但在实际工程中因Re数太小几乎不能实现）
线是否为平行或近似平行的直线来判定。对紊流来讲，流线是否为平行或近似平行的直线是一种统计意义上即系统的概念）是
当洁净室气流处于均匀或渐变流状态时，洁净室可称为单向流洁净室；当洁妆室气流处于急变或突变流状态时，洁净室可称为

2 洁净室流型及气流组织的CFD模拟
2.1 用CFD方法进行洁净模拟与预报的一般步骤
现代设计过程应呈如下结构

：
而现代设计过程中，"试验样本"这一环节中的大量工作已通过CFD工作完成，即通过CFD工作形成大量的"虚拟试验样本"，只需
的"试验样本"即可检验CFD方法的可靠性、正确性，故现代设计过程之工作量大为减少。

方案的筛选是以科学性的分析为基础，因而比较容易保证设计成功和产品质量的稳定，而且它将传统设计的大循环过程转变为
性质的校验循环（验证循环），当设计已经基本达到设计要求时再转入通常的详细设计，大大减少了设计过程的中间环节。
量应用能显著缩短设计周期，降低费用。

2.2 洁净室气流组织模拟与预报的CFD过程
洁净环境模拟与预报的一般CFD过程可表示为图3。在图3所示的过程中，"试验或经验判定"环节在使用CFD方法后仅需少量的试
验工作可通过计算机"虚拟"实现。

3 CFD软件的一般结构与洁净室气流控制方法
CFD软件的一般结构可表示如下：
前处理---->求解器---->后处理
求解器：
1.确定CFD方法的控制方程（N-S方程，湍流模型及浓度方程）
2.选择离散方法进行离散
3.选用数值计算方法（SIMPLE系列、MAC系列）
4.输入相关参数：
a.初始条件
b.边界条件
c.松驰因子
d.物性参数
e.其它
后处理：1.速度场、温度场、浓度场及其它参数的
2.计算机可视化与动画处理
由于我们在分析洁净室净化效果时，必须了解颗粒物的时空变化规律，故一般情况下宜将洁净室气流视为气粒两相流动。就室
其相流场可用双方程模型、DSM模型、ASM模型、K方程模型、零方程模型等。对粒相而言，应充分分析颗粒在流场中所受到的
由于空气洁净所研究的颗粒尺度很小，处于微米数量级，很容易随气流飘散，一个最简单的假设即是对粒子运动采用单流体模
理的则是采用多流体或随机轨道模型等。

4 结束语
前面已经谈到，CFD软件一般应包括三部分，即前处理、求解（核心）部分及后处理（科学计算可视化）部分，从软件工程的
（核心计算）部分与国外先进水平的差距不大，主要差距表现在前处理即几何造体与网格自动生成技术、后处理即科学计算可
我国国内已出现了CFX和PHOENICS等流体模拟商业软件，它们可用于洁净环境模拟问题中。从目前应用看，CFX系统存在一定优
功能强大，其软件结构见前述。从总体上看，我国洁净环境工程领域中开展CFD方面研究尚有大量工作要做。但是，由于CFD技
其在洁净室模拟与优化工程中必将有很大的应用前景。