基于FLUENT模拟的半导体厂洁净室氧气浓度研究

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为保证产品质量,半导体厂的生产需在洁净室内进行,同时在半导体制造过程中,为了减少金属与空气接触,需要大量使用氮气作为保护气,因此可能会产生部分区域缺氧问题。当空气中氧气含量过低时,会引起注意力减退、反应迟钝、头痛恶心,甚至会导致丧失意识以及心跳停止和死亡。在以往对洁净室的污染研究中主要关心有毒气体的危害而忽略了氮气造成的缺氧问题。因此针对洁净室因通风系统不良,加上大量使用氮气而造成的缺氧问题,本文在介绍了计算流体力学原理后,采用了目前应用广泛的FLUENT软件来模拟洁净室内氮气的扩散,得到了氧气浓度分布图,并比较了两种方法对于改善洁净室内空气质量的效果。   本文模拟了某半导体厂封装车间在三种工作条件下的缺氧情况:常规状态、极端状态和双倍状态。在前处理软件GAMBIT中建立了洁净室及机台的三维模型,并进行网格划分,然后在解算器FLUENT中设定相应的参数和模型分别对三种情况进行了模拟,最后利用FLUENT自身的后处理功能和专业软件TECPLOT得到了速度矢量图、氮气浓度分布图、氧气浓度分布图和缺氧区域分布图,从而分析得出三种状态下洁净室内氮气扩散规律、缺氧区域大小和变化情况。   为了研究洁净室空气质量改进方法,本文分别对于增加洁净室新鲜空气进风口风速的方法和改变洁净室出风口位置的方法进行了模拟,并将结果进行了对比。通过研究表明,增加洁净室进风速率的方法并不能有效的解决洁净室缺氧问题,甚至可能会起反作用;而改变洁净室出风口位置的方法,能有效的降低缺氧区域范围。   本文利用FLUENT软件进行了计算流体力学模拟,分析了洁净室内氮气运动规律,并得到了缺氧区域的分布云图,从而为洁净室安全管理提供支持。另外,对于减少缺氧危险方法的研究可以为洁净室以后的改造和设计提供指导,从而保护工作人员的生命健康。
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