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。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。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。

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]王艳龙.基于CFD的双速比导管螺旋桨性能研究。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。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。