乱流手术方舱动静态洁净性能研究

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手术方舱是兼具现场紧急救治功能和高机动性的重要医疗装备,主要应用于突发自然灾害和战时背景下的应急救援领域。其主要由轻量化舱体、高效通风系统和配套医疗设备组成。但受限于轻量化和机动性要求,空间尺寸缩水的手术方舱洁净手段有限,内部空气环境抵抗干扰的能力较弱。研究表明,较高的空气洁净水平是保证手术成功完成的必要条件,遭受污染的空气将极大增加术后感染的风险。因此,探究手术方舱面对多种内部干扰时的洁净性能具有重要意义。本文针对医疗手术方舱受静态和动态等因素影响下的空气流场和悬浮颗粒特性展开研究。主要研究内容如下:对空态及静态下手术方舱的空气环境进行研究。采用数值模拟和实验相结合的方法,从气流组织和悬浮颗粒分布等角度,探究空置状态手术方舱的标准洁净性能。并以此作为后续研究的基准,讨论方舱内部人体数量对舱内空气环境的影响。探究术中手部行为对局部手术区域微环境的影响。先对不同手部行为方向干扰下的方舱空气环境进行实验研究,分析手臂行为方向造成的影响。在定速数值模拟结果与实验相匹配的基础上,确定手臂挥动状态下的方舱空气环境动态模拟参数。随后采用数值模拟分析不同手部行为速度下的空气环境,研究舱内气流及悬浮颗粒在对应速度下的分布及运动特性。将运动范围更大和运动更为剧烈的步行运动纳入考虑。先对不同步行路径下的手术方舱内空气环境进行实验测量,分析步行路径造成的环境变化。通过匹配定速数值模拟结果与实验数据,确定手术方舱步行状态下的动态模拟参数。随后采用数值模拟分析不同步行速度下的空气环境,从机理层面探究方舱内流场及颗粒浓度场在不同步行速度影响下的运输机制。本文通过实验与仿真相结合的方法,从空态、静态和动态三种工况讨论手术方舱的洁净特性。对标分析国际洁净技术标准,重点探究了人体数量、运动方式、运动路径和运动速度对舱内气流组织和悬浮颗粒的影响。本研究为乱流急救方舱在手术过程中保持较高的洁净度,提供了一定的参考依据。
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