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博士团队16年仿真经验，专注产品品质和创新
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CASE SHOW
案例展示
空气设备CFD气流仿真
案例一：空气净化机柜的优化设计
在工业制造行业，通风与空气的净化处理都是产品生产流程的重要组成部分。空气净化机柜是HVAC系统中的关键设备，而机柜内部的气流组织如果存在较大不均或局部集中，则将影响其内过滤器的净化性能。一是过滤器使用寿期减短、浪费资源、增加额外运营成本 ；二是过滤器易损坏、降低了系统 功能、造成更大危害。
因此，在机柜设计环节，必须在箱体内设置合适的均流结构，以确保机柜可靠的净化性能。
某新型空气净化机柜（图片来自于上海钉点智能）
根据CFD技术对其内部气流进行仿真模拟，不断优化内部均流结构的设计，使机柜的气流均匀性得到良好的改善。
基于CLABSO软件针对该机柜腔体内的气流分布情况进行模拟，为进一步深入研究产品优化设计提供了科学化的直观参考。
本模拟风洞环境采用标准大气压；采用KEpsilon湍流模型；进风口处格栅尺寸约1mm,网格精度要求过大，影响计算时长，采用多孔介质替代；离心风机由于没有合适的模型，采用均匀的送风面提供动力；机柜腔体内参数如下表所示：
参数名 | 数值 |
额定风量 | 300CMH |
进风口 | 多孔介质阻力系数：6590 |
垂直于进风口截面速度云图
垂直于进风口截面速度矢量图
气流从出风口底部圆孔进入腔体,速度有所减小。主要流向腔体中间区域，在腔体右下角会出现一个速度较小气旋。
平行于进风口界面的速度云图
平行于进风口截面速度矢量图
平行于进风口截面速度矢量图用高清颜色较亮的2D箭头可以清楚的查看测风道内是否存在回流现象。从图上左测测风道有结构体阻拦气流流通，在结构体上方出现一个小的气旋。存在气体回流情况。右侧测风道也存在气流回流。
平行两侧侧风道截面速度矢量图
箭头方向代表气流流动方向，箭头方向朝下，存在回流现象。
洁净室气流组织评估分析
案例二：洁净室气流组织模拟评估
在工业洁净室的设计、施工和运行过程中，气流组织是影响洁净室成功与否的一个重要因素。良好的气流组织，既能保证房间的洁净度等级，又能有效地避免生产过程中的污染与交叉污染。
洁净室应该如何科学高效设计？
洁净室在设计环节，房间的气流组织无法直观显示，设计师也无法用肉眼直观地检查气流组织是否合理，光凭经验难免会有不当甚至是错误的设计。
面对此类问题，在设计过程中采用CFD软件对洁净室内的气流组织进行仿真模拟和可视化演示，能够提高设计效率，减少设计风险。
CFD（Computational Fluid Dynamics，计算流体力学），是利用计算机在虚拟环境下，对空气流动、传/散热和污染等物理现象，进行数值模拟计算和可视化展示。
送风口形式
图1高效送风口送风形式
图2 FFU送风形式
风口布置
图3 洁净室扩散出口送风速度矢量图
图4 出风口加微孔铝板
图5 出风口不加微孔铝
气流组织对房间洁净度的影响
图6 百级洁净室整体空气龄分析
图7 百级洁净室截面的空气龄分析
图8 洁净设备与墙附近局部的气流模拟
气流组织其他环境参数的影响
图9 洁净室压力分布云图
图10 洁净室温度云图CFD原理
Navier-Stocks方程，是流体的运动方程，其数学公式如下：
洁净室/无尘室优化设计
案例三：洁净室/无尘室改造优化设计
1、压膜曝光工艺
压膜机 曝光机
什么是洁净室（无尘室）？
洁净室，就是让粉尘粒子可以迅速从空间中排除出去的气流组织空间。
今天的气流仿真分析的主角--压膜曝光车间，百级洁净室。
2021年8月，我们与苏州某PCB板全球供应商厂家合作，完成压模曝光车间气流组织优化的咨询服务工作。
现在，通过气流仿真，我们直观的让工程师看到气流的速度，压力，运动轨迹，就可以做出更精准的判断，很好的解决了这个问题。
>>洁净车间，首先是“气流”的车间
洁净室中的颗粒物是非常小的，百级洁净室控制的是0.5微米大小的粒子问题。这些粒子看不见，摸不着，所以很不听话。
对一个洁净室设计来说，第一要解决的问题是颗粒物能迅速有效的排出去。粒子是通过气流排出去的，知道了气流的运动轨迹，气流的速度、压力，才能保证粒子净化的效率。
那么，如何能很清晰的了解气流的运动轨迹，和速度压力呢？
粒子检测仪器可以探测，但不能反应粒子的运动路径，另一方面，在洁净室建设之前或者整改方案实施之前，也没有办法去检测。
高精度摄像机+激光照射，可以看到颗粒物。这个不现实。
一方面太贵，另一方面不能全局完成气流成像。当然也看不到压力。
有更便宜又全面的方法吗？
气流仿真技术就可以做到。
>>气流仿真技术的优势
气流仿真技术，归属于计算流体力学范畴，是一种虚拟实验技术。
在高性能计算机（HPC）中求解空气动力学方程，获得空气运动的相关的速度、压力、温度、湿度等物理量数据，并通过计算机图形学，让数据可视化的呈现出来。
如图，不同的速度值，用不同的颜色标识，用图像的形式显示，就可以很清晰的看到，什么区域是什么速度。
一目了然。
>>压膜曝光工艺对洁净的要求
压膜曝光工艺中，粉尘对压膜和曝光过程的影响非常大，如果出现较大的粉尘，产品将直接成为次品，或者直接报废，是PCB板工艺中，影响良品率的关键工序。
>>都有哪些异物和粉尘？
异物或者粉尘，出现的情况会非常多，从设备来的，从原料来的，从人带进来的，被空气带进来的。
这些异物和粉尘，随着空气继续在空间内运动。
所以，控制异物和粉尘的产生，和让粉尘迅速排除出去，成为洁净室最核心的功能。
洁净室控制= 污染源控制+净化控制
就是，少产生少进来，快出去全出去。
>>洁净室是如何组织空气的？
这些是通过空调系统，供风系统,FFU,高架地板布置，排风口设置，和相关空气控制和空气导流设备完成的。
>>中源广科，能为你做什么？
中源广科，为洁净室提供数字评估与数字优化解决方案。
气流偏转角度图（注：蓝色为低风险区，黄色为中风险区，红色为高风险区）
l 计算压膜曝光车间内的气流组织情况，包括气流的压力分布，速度大小，方向，运行轨迹等等；
l 分析哪些区域是扬尘区；
l 哪些地方是滞留区，乱流区；
l 评估FFU布置和高架地板的布置的效率；
l 评估不同区域的压力分布；
l 对整体的需求做方案性优化设计；
<< 中源广科的数字评估方案一览表
