化学通风柜是化学实验室中重要的通风设备,其主要功能是控制实验过程中有害气体的扩散,保障实验人员的健康与安全。上排式通风柜作为典型的化学通风柜在应用中暴露出一些不足:通风柜在运行中柜内易产生涡流,有害气体易逃逸,降低了通风柜的通风性能;对不同物理性质的有害气体控制效果相差较大,难以适应不同化学实验的要求。本文针对上部排风式通风柜的不足,在现有通风柜的基础上对其进行结构优化,设计了一种矢流通风柜-柜内气流流向吸气面的通风柜,以期达到消除涡流、减少有害气体逃逸,适用不同物理性质的有害气体控制,提升化学通风柜控制有害气体的性能。同时,采用数值模拟方法,对矢流通风柜气流分布、有害气体控制效果等方面进行研究。论文主要内容如下:(1)在阅读相关文献和实地考察的基础上,掌握上排式通风柜的结构形式、流态及有害气体分布规律,测量了某实验室通风柜操作口面风速,分析了面风速均匀性。结果表明,不同工况下该通风柜面风速分布最大偏差均大于20.5%(国家标准为15%),其均匀性较差。(2)采用CFD方法,对上排式通风柜气流分布进行数值模拟,并将操作口面风速模拟结果与实测结果相比较,两者误差不大于10%,验证了数值模拟方法的正确性。(3)在上述基础上,探讨排风量、实验室通风柜设定位置和不同密度有害气体对上排式通风柜通风性能的影响,以及分析上排式通风柜内NH3和Cl2的扩散特性。(4)在上排式通风柜的基础上加以适当的结构优化,设计了一种新型矢流通风柜,并应用数值方法,研究了矢流通风柜气流分布与有害气体控制效果。结果表明,矢流通风柜不仅能改善气流分布、消除柜内涡流,而且可以有效地捕集不同密度的有害气体,显现出良好的通风性能和兼容性。