微知识︱气流组织：洁净室气流微调整方案（一）
在实际建厂过程中，气流的流场特征会影响到洁净度等级及污染物的控制，从而使洁净室的效果与设计时相差甚远。而且从流动的雷诺数来考虑，洁净室的气流均为紊流，洁净室运转后实际的风向控制较为复杂，考虑因素更多，与高架地板开孔率、FFU吹出风速、机台方位、人员走动、导流板设置等均有很大的关系。
1. 面临的问题
大规模的洁净厂房的宽度往往超过100m，回风道的布置不仅仅是厂房的两侧，而是四周均有设置以弥补回风面积的不足，故其气流控制更为复杂。需要借助于计算机相关软件，甚至是高端电脑配置对庞大的信息量进行处理并得到有用的分析数据。
2. 通过CFD（计算流体力学）软件的解决方案
目前，随着计算流体动力学（CFD）技术自身的发展，其已广泛应用于暖通空调和洁净室等工程领域，CFD软件执行的范围主要包括整厂内部的气流分析（内流场分析）和机台内部洁净问题分析。内流场分析是在洁净厂房内进行流场分析，依模拟结果论证工程设计的可行性，或在原有设计的基础上提出优化设计的修改意见。机台内部洁净问题分析是在生产过程中常常由于微污染而导致生产良率下降，可将CFD分析手段与工艺制程相关知识结合在一起，为问题的确定提供依据。
内流场分析需建立模型及设定边界条件并尽量符合实际，从而所得到的数据也能接近于实际状况。模型建立主要包括建筑尺寸、回风道分布以及生产设备模型等。边界条件主要包括FFU参数、孔板特性及障碍物等定。
图1 洁净厂房模型图
一般在大环境区域气流模拟建模时，要求业主提供生产机台的相关参数（如外形尺寸、自带FFU参数等），以得到更符合未来实际运转的气流状况。从而可以在施工之前预见未来可能发生的局部气流偏移、紊流甚至交叉污染等不良现象，并采取相应的预防措施。
下面我们通过使用clabso软件来对某洁净厂房的气流组织进行模拟分析。
在此计算模型中，洁净厂房内部包含有STK1和STK2两个STK区域。其中STK1顶部FFU布置率较高，接近满布，而STK2顶部FFU布置率相对较低，如下图所示：
图2 STK区域FFU分布
下图3所示为截面A处的压力分布云图，由图可知：
（1）STK1区域的压力高于外部环境压力，所以能保证外部气流不会进入STK1区域。
（2）对比发现，右侧STK2区域压力低于左侧STK1区域压力。建议增加右侧STK2区域顶部FFU的布置率。
图3 截面A压力分布云图
图4 天花板上方1m处X-Y截面速度分布云图
由图4可知：
（1）大部分DCC处的气流速度为2m/s, 3m/s。
（2）少部分DCC处气流速度高于3m/s，或者低于2m/s。
（3）DCC处风速过高或者过低都不利于洁净室系统的运行。
下图5所示分别为截面B和截面C处的空气龄分布云图，可以发现：
图5 等值线与等值面
（1）STK1处的空气龄值小于STK2处的空气龄值。（STK1的FFU布置率高于STK2）。如图5所示，两侧气流直接与回风道连接，气流通道畅通。速度更大，在同样的开孔率的高架地板下，压差更大，流通更顺畅。
（2）中间工作层的中间部位空气龄值较高。C截面可以很明显的看到在中心区域空气龄的等值线向上偏移。意味着老的空气分布到了高架地板上部。这也是需要高架地板在该处有较小的开孔率，以较少阻力。
由气流分析结果可知，该洁净厂房存在的主要问题如下：
（1）其中一个STK的顶部FFU布置率较低，建议在一定程度上提高FFU布置率。
（2）少量DCC处的风速未达设计标准值，建议和厂家确认干盘管选型的合理性。
（3）洁净厂房存在一定的气流偏移，建议结合实际状况，调整高架地板的布置。
