【上海博迅实业有限公司医疗设备厂生物安全柜前窗气流速度模拟及优化】,上海博迅-尊龙凯时app

目的:探究生物安全柜前窗气流的速度最大值和最优值,为规范生物安全柜检测标准提供科学依据。方法:采用计算流体动力学(cfd)理论建立数值模型的方法,对ⅱ级生物安全柜前窗气流速度进行模拟分析。结果:通过实验得到柜体内气流分布及流动变化图,确定了前窗气流和柜体内部气流速度的关系。结果显示,当前窗气流速度为1.0 m/s时,标准偏差最小,气流稳定性最好。结论:前窗气流的上限速度为1.4 m/s,最优速度为1.0 m/s,数据结论对生物安全柜检测具有一定的借鉴意义。

生物安全柜是处理危险性微生物时所用的箱形空气净化安全装置,其前窗流入气流防止柜体内气流外溢,将柜体内气流与实验室气流隔离开,实现对操作人员的保护[1,2]。前窗气流是检验生物安全柜是否合格的关键要素[3,4,5,6]。国家医药行业标准yy0569-2005“生物安全柜标准”规定了ⅱ级生物安全柜前窗气流速度不能低于0.5 m/s,但尚未规定其上限值及合理的速度范围[7]。生物安全柜在实际使用中,前窗气流过大会发生贯穿现象,对试验样本造成危害。为此,本研究通过对ⅱ级生物安全柜进行计算流体动力学(computational fluid dynamics,cfd)数值模拟,对前窗气流进行优化,得出前窗气流速度的最大值和最优值,为规范生物安全柜标准提供科学依据。

1 生物安全柜cfd模型的建立

cfd在工程流体力学中应用广泛,采用cfd数值模拟的方法对生物安全柜进行研究能够提高设计的效率和能力[8,9]。以ⅱ级b2型生物安全柜为模型建立对象,结合gambit前处理软件和fluent仿真分析软件,通过几何模型建立、网格划分、边界条件选择及计算模型的确定等步骤建立生物安全柜的cfd模型。边界条件选择ⅱ级生物安全柜额定工况下的运行状态。入口为风机送风口和前窗,出口为四周壁面上的格栅。综合精确度和计算耗时两方面要求,计算模型选择rans模型中的standard k-二方程模型[10]。经过多次建立模型和实验验证,得到正确有效反应安全柜气流流动的模型。

2 生物安全柜前窗气流流速分析

前窗气流速度的大小是检验生物安全柜是否合格的重要环节[11,12]。需要对前窗气流进行合理控制,前窗气流过小则操作区气流会从柜体中溢出,因而国家医药行业标准yy0569-2005规定了前窗进气速度的下限。本研究采用固定变量法研究前窗气流时将下降气流速度固定,综合分析前窗气流过大所造成的影响、前窗气流的速度上限值及最佳速度[13]。

2.1 前窗气流速度上限值的确定

固定前窗开启高度和下降气流速度,可改变前窗气流速度,当窗气流速度设为0.57 m/s、1.0 m/s、1.2 m/s和1.5 m/s时,得到柜体内气流分布的不同变化,如图1所示。