洁净工程设计是指针对特定行业或应用环境，设计和构建能够维持高度清洁空气条件的空间。这些空间通常需要控制空气中的颗粒物、微生物以及其他污染物的浓度，以确保产品质量、工艺过程的安全性和人员健康。CFD（计算流体动力学）仿真在洁净工程设计中扮演着重要的辅助角色，它为设计师提供了一种强大的工具来预测和优化空气流动等行为。
1.优化气流模式
单向流与非单向流：确保单向流（层流）或非单向流（湍流）系统中的气流分布均匀，避免死角和涡流区，以防止污染物积聚。
气流路径规划：模拟不同送风和排风布局下的气流路径，确保空气流动方向正确，减少交叉污染的风险。
2. 控制微粒浓度
颗粒物扩散分析：预测并评估空气中微粒（如灰尘、细菌、病毒等）的扩散行为，确保其浓度保持在规定的限值之下。
过滤器效率验证：通过模拟过滤器前后的气流情况，评估其去除微粒的效果，选择最合适的过滤级别和位置。
3. 温度和湿度管理
热舒适度保障：保证室内温度场分布均匀，为工作人员提供一个舒适的环境。
湿度控制：维持适当的相对湿度水平，防止静电积累或微生物繁殖，这对电子制造等行业尤为重要。
4. 压力梯度设置
房间压差调节：建立正确的房间间压力梯度，以阻止外部未净化空气进入高洁净度区域，并确保内部空气按照预定路径流动。
泄漏检测：识别可能存在的密封不良点，提前采取措施加以修复，保证系统的完整性和可靠性。
5. 应急响应规划
火灾烟雾蔓延模拟：了解火灾发生时烟雾的传播路径，辅助制定有效的疏散计划和灭火策略。
化学泄漏处理：模拟危险化学品泄漏后气体的扩散过程，帮助确定最佳的通风和隔离方案，保护人员安全
6. 节能与成本效益
HVAC系统优化：通过对暖通空调系统的性能进行模拟，找到能耗最低且满足卫生标准的设计方案。
设备选型指导：根据实际需求选择合适规格的风机、泵和其他机械设备，避免过度投资同时确保运行效率。
7. 法规遵从性
符合行业标准：确保设计方案遵循ISO 14644、GMP（良好生产规范）、FDA（食品药品监督管理局）等相关法规的要求。
认证支持：为客户提供详细的CFD报告，作为项目审核和认证过程中的有力证据。
8.个性化需求满足
特殊工艺要求：针对特定生产工艺（如无菌灌装、细胞培养等），定制化地调整气流参数，确保操作环境的安全性和有效性。
人体工程学考虑：结合人机工效学原则，优化工作台高度、设备摆放位置等因素，提高工作效率和员工满意度。
总结
在洁净工程设计中应用CFD仿真，不仅可以提升设计的质量和精度，还能显著缩短开发周期，降低试验成本，并最终实现更高效、更可靠且符合严格卫生标准的洁净室环境。随着技术的进步，CFD仿真将继续成为洁净工程领域不可或缺的重要工具。
来源：中源广科CLABSO
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