0 500 1000m Scale - WAFA Agency · H N W E S H 0 500 Scale 1000m. a-....1....33-...\}
CAE 해석을 통한 클린 룸 설비 내 - cadgraphics.co.kr · XFlow 특징 및 기능 6....
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CAE 해석을 통한 클린 룸 설비 내 기류 및 파티클 관리 기술
2013. 11.
원 영 수
(주) Delta ES www.deltaes.co.kr
목차 1. Cleanroom 개요
1) 크린룸의 정의
2) 크린룸의 분류
3) 크린룸의 규격
4) 크린룸 계획
5) 청정도 유지를 위한 관리요소
2. 클린룸 내 기류 시뮬레이션 기술 소개
3. FloVENT 특징 및 기능
4. Application Examples
5. XFlow 특징 및 기능
6. Application Examples
7. 결론
Cleanroom 개요
Chapter I. CLEANROOM 개요
Cleanroom의 정의 Cleanroom의 4대 원칙 Cleanroom의 분류 FFU System 그 외 설비 Cleanroom System의 변화
크린룸의 정의
Structure of Cleanroom System
OAC (Outdoor Air Conditioning) System
크린룸의 정의
1) 공기중의 부유 미립자가 규정된 청정도 이하로 관리되고
2) 입자의 유입, 생성 및 체류를 최소화 할 수 있는 공간을 의미
3) 온/습도 등 환경에 대해서도 관리할 수 있도록 만들어진 구역이나 공간
크린룸의 4대 원칙
(1) Preventing: 이물 침입을 방지 (2) Prohibiting: 이물 발생을 방지 (3) Protecting: 이물 누적을 방지 (4) Purging: 발생된 이물 제거
많은 비용 동반, 비용측면 비경제적.
발생된 오염원 주위 교차오염 발생 전 즉시 효과적 처리 시스템 구현 필요.
필요 부분 고청정 구역 유지, 국소청정 시스템 도입
크린룸의 분류 - 용도
1) ICR (Industrial Clean Room)
2) BCR (Biological Clean Room)
• 입자/가스상 오염물질 농도 및 온,습도 제어 • 양압 유지 청정 환경 • 반도체, FPDs, 하드웨어 등
크린룸 설비 요구 산업분야 · 반도체 · 전자 공학 · 정밀 공학 · 광학 계측
• 공기 청정화뿐 아니라 세균이나 미생물 제어 • 양압/음압 유지 청정 환경 • 항생물질, 유해균 실험, 종양바이러스 등
생체입자 제거용 크린 룸 · 제약 · 식품 · 병원 · 동물 사육실
크린룸 구성 시설
건축내장 (Interior) Partition, Raised Floor, Paint (Base Floor)
공조설비 (HVAC) Mechanical, Duct, Piping
전기설비 (Electrical) Power, Lighting System, Fire Fighting, Communication System,
Receptacle, Public Address System
자동제어 (Control) FMCS (Facility Management Control System), HVAC control system,
Particle Monitoring System
유틸리티 (Utility) DI, PCW, CDA, PV, CV, WWT, Exhaust System, Bulk Gas System,
CCSS, CGSS, …
크린룸 구성 시설
FFU(Fab)/ EFU(Equipment) ACF series
Supply Plenum
OAC
VOC & Gas Pollution Reduction Facility
Return Plenum
Sub FAB
Dry Cooling Fan Unit
Dry Coil
Cooling EFU
Mini-Environment Air Shower, P/Box, R/Damper,
크린룸 분류 - 기류방식
난류형 C/R (Non Unidirectional, Mixed Flow)
층류형 C/R (Unidirectional Flow)
기류 혼합으로 오염입자 제거 기류 이동으로 오염입자 제거
크린룸 분류 – System 기능
클린룸 시스템의 변화 트랜드
The Future Trend for Cleanroom Technology
Ballroom Type Cleanroom
Isolation 기술 증가
전체 환기량 감소
[천정의 FFU 수량 감소]
국소환경 고청정 유지
에너지 절약형 클린룸 시스템
Mini-environment Type Cleanroom
Mini-environment Type Cleanroom
클린룸 시스템의 변화 트랜드
ME(Mini-environment) System의 특징
클린룸 시스템의 변화 트랜드
The Future Trend for Cleanroom Technology
1. High Performance System • 생산방식 변화 [낱장이송, Flowshop] 2. Reduction of Initial Investment & Running Cost • 건물 층고 감소 < 초기 투자비 감소 • Change to Mini-environment Type from Ballroom Type
[Process위주의 국소 청정 환경 개념 도입] • Air Stagnation Reduction in Cleanroom System [환기횟수 최소화] 3. 인간 및 환경친화적 시스템 • Clean Toilet
Reduction of Contagious Chemicals
청정도를 위한 관리요소
이물(Particle, Dust) 란 ?
공기 혹은 가스나 액체에 존재하는 고체성 물질을 말한다. - 크기에 따른 분류: 1 ㎛ 보다 큰 것은 미립자 (Dust), 1 ㎛ 보다 작은 것은 먼지 (Particle) 라고 한다. 먼지 크기의 결정 불규칙한 형태의 먼지의 각 치수의 큰 규격을 먼지의 크기로 정의 한다. 먼지 크기의 단위 ( ㎛ : 마이크론) 1 ㎛ = 1백만분의 1미터 (1/1,000,000m) * 머리카락의 지름 : 100 ㎛
1) 기본용어의 정의
청정도를 위한 관리요소
일정 공간내에 일정 크기 이상의 입자가 일정 개수 이내로 포함되어 있는 정도. 미연방규격 기준 (U.S.Fed.Std)
0.5 ㎛ 이상 크기의 입자가 1 ft³ 중에 몇 개 포함되어 있는가에 따라 CLASS로 표시하며 가장 널리 사용하는 규격이다. (예 : CLASS100,000) ISO규격 기준 0.1 ㎛ 이상 크기의 입자가 1 m³ 중에 몇 개 포함되어 있는가에 따라 CLASS로 표시한다. ( 예 : ISO CLASS 5일 경우 1 m³ 내에 0.1 ㎛ 이상의 입자가 100,000개 이내로 포함되어 있는 정도의 청정도를 나타냄.) BCR(Bio Clean Room)에서 규격 기준 1 m³ 공기중의 미생물 수(CFU/m³)를 CLASS로 표시한다. * CFU: Colony Forming Unit
2) 청정도의 기준
크린룸 규격
청정도 기준 – FED-STD-209E (미연방 규격)
크린룸 규격
청정도 기준 – ISO
크린룸 규격
산업군별 청정도 관리 기준
크린룸 규격
산업군별 청정도 관리 기준
26
Outline
• Aerosol Technology • Introduction to theory • Examples of applications
• Cyclone chamber • HVAC office • Free surface test • Soiling
• Particle Treatment for Numerical Simulation • Emission scheme improvements • Particles as rigid bodies • Collisions between particles • Adhesion model • Two-way coupling
Aerosol Technology
Aerosol Technology
Aerosol Technology
Fab 내 파티클 영향
Fab 내 파티클 영향
Killing Particle Size 원하지 않은 particle이 device의 동작영역에 앉는다면 defect(결함, 불량)을 유발시킬수 있다. Particle size는 회로 선폭에 비례해서 defect을 일으킬 수 있는 particle인가 아닌가를 결정하는 요소이다. 1/10 rule이란 회로 최소 선폭의 1/10 size particle이 불량을 유발시키는 치명적임을 일컫는 말이다.(일명 Killer defect이라고 함) 예를 들어 반도체의 회로 최소 치수가 1μm이라면 1/10 rule에 의해 0.1μm보다 큰 size의particle은 집적 회로의 불량 및 고장을 일으킬 수 있음을 의미한다. Particle 오염에 의한 defect는 chip size가 증가하고 회로 size가 감소할수록 증가한다. (현재는 1/10 rule에서 1/5, 1/2 rule까지 낮추어 관리하고 있는 실정임)
오염 입자 발생 원
Test Method of Cleanroom
오염입자 발생 원
오염입자 발생 원
오염입자 발생 원
오염입자 발생 원
오염입자 발생 원
오염입자 발생 원
오염입자 발생 원
오염입자 발생 원
Aerosol Technology
Introduction to theory
43
Application: Simulation of spherical particles dispersed in the continuous phase. Requirement: Main phase flow Physics:
One-way coupling: • Fluid flow influences particles via drag and turbulence • Particles have no influence on the fluid flow
No particle-particle collisions
Trajectory: particle advances in time along with the flow (transient)
Dispersion of particles due to turbulent fluctuations
Continuous phase
flow field
Particle trajectory
Introduction to theory
44
Particle properties:
•Density (ρp)
•Diameter (Mean & Standard deviation)
•Restitution coefficient (collision with surfaces)
Restitution coefficient = 0 Restitution coefficient = 1
Introduction to theory
45
Particle dynamics:
•aD(f-p) : acceleration of the particle due to the fluid drag
•aExt(f,p) : external acceleration affecting both phases (f,p), e.g. gravity
•aExt(p) : external acceleration affecting only the dispersed phase (p)
Particles as rigid bodies
• Particles as rigid body instead of point mass • Translation and rotation
• Magnus force due to particle rotation
• This model allows particles collision implemen
tation between them, because the particles has volume
46
Collisions between particles
• Support for new behaviors • Stacking
• Sliding
• Soiling
• Sedimentation
• …
• More complex equations
47
Adhesion model
48
• Electrostatic forces
• Electric charge of particles
• Precipitation
• Powder painting
• Soiling
Particle Treatment for Numerical Simulation
49
Fluid Particles
Momentum (fluid exerts forces to particles)
Boundary conditions (particles considered moving geometry)
The traditional mesh-based approach presents several problems:
• Most time spent preparing the mesh
• Convergence issues
• Reliability highly dependent on the quality of the mesh
• Topology of the domain remains fixed
The Challenge of Traditional CFD
52
The traditional mesh-based approach
• Reliability depends on the ability to choose the right combination of models
The Challenge of Traditional CFD
53
Numerical scheme
Mesh
Turbulence
Structured
Unstructured
Hybrid
Elements type
Wake prediction
RANS
DNS
LES*
Compliance with
Mesh
Eulerian/ALE
Convection sche
me
Stabilization
The motivation for XFlow is to overcome the previous problems
XFlow CFD
54
Numerical scheme
Discretization scheme
Turbulence
Particle based approach
Adaptive Wake
refinement
State of the art WMLES
Generalized law
of the Wall
Lagrangian formulation
Low numerical
viscosity
Minimize algorithm parameters
Numerical approach
55
Discretization method
Mesh-based
DSMC LBM SPH
VPM
FVM
FEM
FDM
Particle-based
Molecular Mesoscopic Macroscopic
Navier-Stokes Boltzmann Navier-Stokes
Numerical methodology
56
• Solves the Boltzmann transport equation
• Fluid behavior modeled at mesoscopic scale
• Inspired by the kinetic theory of gases
The kinetic theory of gases is a physical theory that explains the macroscopic behavior and properties of gases from a statistical description of the microscopic molecular processes (L. Boltzmann, J.C. Maxwell, s. XIX)
Boltzmann Navier Stokes
Euler
Lattice-Boltzmann Method
57
Technology Overview
• Macroscopic variables are moments of the distribution function (f)
Lattice-Boltzmann Method
Density Pressure Linear momentum Velocity
f = f (x,v,t)
Numerical methodology
Boltzmann transport equation
Probability Distribution Function (PDF)
Streaming: Collision:
58
• fi : particle distribution function in
the direction i, • ei the discrete velocity in the direct
ion i, • Ωi the collision operator.
Lattice-Boltzmann Method
Numerical methodology
Redistributes the particles that arrive simultaneously at the same position
Lagrangian advection that exactly satisfies conservation laws.
The collision operator in XFlow is based on a Multiple Relaxation Time scheme:
59
Lattice-Boltzmann Equation
Unique LBM approach
MRT
SRT
(Relaxation Characteristic time, Ƭ, is related to Macroscopic Viscosity)
Collision operator
Numerical methodology
The scattering operator is implemented in central moment space.
Raw moments Central moments
(More symmetries, better stability and Galilean invariance)
Unique LBM approach
Factorized Central Moment Lattice Boltzmann
u
S
o
u S’
o’
Numerical methodology
The scattering operator is implemented in central moment space.
Raw moments Central moments
(More symmetries, better stability and Galilean invariance)
Unique LBM approach
Factorized Central Moment Lattice Boltzmann
• 4th order spatial discretization
• Higher accuracy
• Lower numerical dissipation
• Positive effective viscosity
• A-stable scheme
• Stability issues at vanishing visco
sity
• Lower Mach number limit
• Galilean invariance issues
Numerical methodology
62
• Wall-Modeled Large Eddie Simulation (WMLES)
ld
Resolved
Modeled Resolved
Modeled Resolved
Modeled
L
DNS
LES
VLES
RANS
Eddy size
Numerical methodology
Turbulence modeling:
63
Wall-Adapting Local Eddy (WALE)
ld
Resolved
Resolved
Modeled Resolved
Modeled
L
DNS
LES
VLES
RANS
Eddy size
Modeled
Numerical methodology
Turbulence modeling:
• Wall-Modeled Large Eddie Simulation (WMLES)
Numerical methodology
64
Technology Overview
Turbulence modeling:
• Wall-Modeled Large Eddie Simulation (WMLES) → Turbulent viscosity: Wall- Adapting Local Eddy (WALE) model
Numerical methodology
65
Technology Overview
• Continuous blending between viscous sub-layer and logarithmic layer • Adverse and favorable pressure gradients • Surface curvature
• Generalized law of the wall
Wall modeling:
Numerical methodology
66
Technology Overview
Lattice structure
• A lattice structure is used for spatial discretization: PDF are defined at every lattice node • Refinement can be applied: each level solves spatial and temporal scales two times smaller than the previous level • Data stored in Octree structure
Numerical methodology
67
Technology Overview
Resolved scale = h Resolved scale = h/2 Resolved scale = h/4
Resolved scale = h and target scale near walls =h/4
Lattice structure
68
1st High Lift Prediction Workshop
Technology Overview
Preparation time
5 minutes
Computation time
Longest run ~36 hours on two processors (8
cores) and 25Million elements
69
Technology Overview
Polar Sweep
Preparation time
15 minutes
Computation time
~100 hours on two processors (8 cores) and 20
Million elements
1st High Lift Prediction Workshop
DJET - Diamond Aircraft – Dutch Roll
70
Technology Overview
Rigid body – 3 DoF: •Pitch rotation •Yaw rotation •Roll rotation Initial conditions: •Start time: 7.6 s •Centered rudder
Yaw
Roll
Initial angles
Back-and-forth rolling and yawing motion
VIRTUAL WIND TUNNEL
71
Software environment
CAD geometry
Simulation setup
Initial Lattice generation
Simulation
Post-processing
5 min
2 min 25M elements
30h on 8 cores (workstation)
1h
Engin
eering tim
e
Com
pute
r tim
e
Engin
eering tim
e
Workflow illustration: 1st High Lift Prediction Workshop
Connectivity
72
Software environment
Geometry
STEP, IGES and STL
User Defined Input
Functions and tabular data
FSI
One way coupling to MSC.ADAMS
Two way coupling to MSC.NASTRAN under
development
Post-Processing Paraview and Ensight Gold
73
Technology Overview
Flexible floating license with the ability to run local or remote computations
• All computations can be run directly through the GUI
• Unassisted workflow through command line is also supported
• The job scheduler allows queuing jobs locally or through a job-scheduler
• The DMP solver makes use of MPI, and HPC with shared file system or group
of workstations with no shared file system are supported
Software environment
Performance
74
Technology Overview
Number of cores Times faster Seconds per time step 1 1 9200
2 1.98 4646
4 3.78 2434 8 7.58 1214
16 14.02 656
32 23.04 399
External aerodynamics around commercial vehicle
Range of resolved scales: (0.005m - 0.125m)
Number of elements: 111,8 millions
Peak memory usage: 25Gb
Hardware:
x3950M2 - Intel® Xeon® Processor X7350 (2.93GHz, 2x4MB L2 cache)
8 processors/32 cores
128GB of memory
2 * (4 * 73GB SAS Internal disks)
Serial scalability
Performance
75
Technology Overview
MPI scalability
Lid-Driven Cavity Reynolds 50000
16 million elements
MILLIONS OF ELEMENTS PER SECOND
TIMES FASTER EFFICIENCY
246.1538462 607.2307692 84.34% 211.9205298 522.781457 87.13% 168.4210526 415.4736842 86.56%
128 315.76 87.71% 86.48648649 213.3513514 88.90% 43.12668464 106.3881402 88.66% 23.63367799 58.30132939 91.10% 11.92250373 29.41132638 91.91% 6.003752345 14.81050657 92.57% 3.036053131 7.489563567 93.62% 1.548886738 3.820909971 95.52% 0.806858296 1.990418558 99.52% 0.405371168 1 100.00%
Application examples: Cyclone chamber
76
Passive
Application examples: Cyclone chamber
77
DPM – Diameter = 2e-05 m
Application examples: Cyclone chamber
78
DPM – Diameter = 0.01 m
Application examples: HVAC office
79
DPM – Density = 5000 kg/m3
Application examples: HVAC office
80
DPM – Density = 1 kg/m3 – Similar to dust
© 2012 Next Limit Technologies
Application examples: Free surface test
DPM Capabilities & Roadmap 81
82
전기/전자 분야 응용 사례
LCD 제조 공정 내 기류 및 파티클 시뮬레이션
Application examples: Display FAB
83 83
전기/전자 분야 응용 사례
FAB 내 공정 설비 파티클 시뮬레이션 (설비 내 동적 운동 고려) - 반도체 8대 공정에 대한 기류 및 파티클 시뮬레이션 - 클린 룸 및 설비 운전 조건 개선 - 설비 내 기류 관리 조건 파악
84 84
전기/전자 분야 응용 사례
FAB 내 공정 설비 파티클 시뮬레이션
Geometry Construction
Syste
m
Config
uratio
n
Scanning System
전기/전자 분야 응용 사례
전기/전자 분야 응용 사례
해석 결과의 정확성 검토(validation)
기류는 설비 기류 측정과 시뮬레이션 결과에서 유사하게 나타났다.
Fog generator 기류분석) 시뮬레이션 결과 (기류분포)
전기/전자 분야 응용 사례
4.1 해석 결과의 정확성 검토(validation)
- 스토커 내 기류 및 파티클 시뮬레이션
- 랙마운터 동적 운동에 따른 기류 및 파티클 시뮬레이션 - 카세트 동적 운동에 따른 파티클 유입방지를 위한 카세트 형상 설계
- 기류 시뮬레이션을 통한 스토커 내 기류관리 항목 결정 및 관리수준 규정.
전기/전자 분야 응용 사례
89 89
0.97 1.1
1.13 0.95
1.06 0.9
0.36 0.4
1.18 1.1
1.23 1.3
1.45 1.5
1.9 2.15 0.44
0.65
—— 해석값
—— 측정값
전기/전자 분야 응용 사례
90 90
Ball Screw에서 Transient DPM사용법
오염원 (직경 1.0µm)
오염원 (직경 10µm)
오염원 궤적: 오염원 직경이 클수록 자중으로
궤적이 중력방향으로 이동됨
오염원 분포: 초기의 오염원은 넓게 분포시킴
오염원 분포: Stage는 우측으로 이동하며,
오염원은 ball screw회전운동에 의하여 발생된 기류로 회전축을 기준으로 회전하면서 원심력과 자중에 의하여
회전반경이 점점 커지면서 하향으로 낙하됨.
Time=1.2 s Time=2.2 s Time=3.2 s Time=0.0 s Time=4.2 s
전기/전자 분야 응용 사례
목차 1. 개 요
2. 수치해석 방법 및 경계조건
3. 클린룸 내 기류분포 해석 결과
4. 측정 및 해석
5. 오염물질 유출 역추적
FloVENT를 이용한 클린룸 내 기류 해석
FloVENT Models
데이터센터와 냉각 최적화
FloVENT 응용 사례
외부 유동 및 확산 Modelling
클린룸 및 오염물질 Modelling
사무실 환경 및 쾌적성 Modelling
Software의 시험
Simulation vs. Smoke Test
FloVENT를 이용한 공기 유동 모델링이 예측하게 해주는 것은 …
공기 속도
온도
압력
오염물질 이산 (dispersion)
외부적으로 내부적으로
FloVENT를 이용한 클린룸 내 기류 해석
1. 개 요
- 세부형상 및 명칭
실제 장비와 동일 조건.
i) FFU
ii) Cleanroom 조건
iii) Bottom (Grating wall)
FloVENT를 이용한 클린룸 내 기류 해석
1. 개 요
- 세부형상 및 명칭
FAN이 적용된 장비
FloVENT를 이용한 클린룸 내 기류 해석
1. 개 요
- 세부형상 및 명칭
Bottom(wall)
FloVENT를 이용한 클린룸 내 기류 해석
2. 수치해석 방법 및 경계조건
- 경계조건 설정
격자 크기 배치 및 계산 영역 설정
i) System Grid
Drawing Board view (Grid)
Max Size = 100mm
System
FloVENT를 이용한 클린룸 내 기류 해석
FloVENT Drawing Board view
Solution Domain
Gravity
Bottom (Open)
Ambient Temp = 25℃ Gauge Pressure = 0 pa
Air
2. 수치해석 방법 및 경계조건
- 경계조건 설정
격자 크기 배치 및 계산 영역 설정
FloVENT를 이용한 클린룸 내 기류 해석
3. 클린룸 내 기류분포 해석
- Section view
Velocity
Vector Pressure
재순환 발생
FloVENT를 이용한 클린룸 내 기류 해석
3. 클린룸 내 기류분포 해석
- 동영상
FloVENT를 이용한 클린룸 내 기류 해석
4. 측정 및 해석
- 연구 대상
– Clean Room(Include_FFU, Perforated panel, Opening area).
Cleanroom Geometry Perforated panel
FloVENT를 이용한 클린룸 내 기류 해석
4. 측정 및 해석
- 연구 대상
9 8 7 6 5 4 3 2 1
FloVENT를 이용한 클린룸 내 기류 해석
5. 오염물질 위치 역추적
- Where is the source of Leakage?
i) 대부분의 CFD tool
→ 오염발생위치 지정 후 이동 궤적 추적.
→ 일부 오염원 발생위치 예측은 가능하지만, 100% 확신 불가
ii) FloVENT 역추적
→ 기류해석 결과에 근거하여 오염물질 궤적을
역추적하여 발생위치 확인 가능.
FloVENT를 이용한 클린룸 내 기류 해석
5. 오염물질 위치 역추적
- Where is the source of Leakage?
i) 측정
→ 3~5개 포인트에서 실제 오염 물질의 농도값을 측정
→ 측정값의 정확도에 따라 결과 차이
ii) FloVENT 역추적
→ 입력받은 농도값을 가지고 역추적 실행
→ 측정 위치 및 정확도에 따라 역추적 위치의
정확도 및 영역이 달라짐.
→ 결과는 영역으로 표현 가능.
107 www.deltaes.co.kr
FloVENT의 특별한 Focus
Unique Industrial Experience meaning:
— 소프트웨어가 원래 Building Services Research & Information
Association (BSRIA)와 공동으로 개발됨
— 컨설턴트업 및 HVAC산업의 실제적인 측면 모두에서 나온 자체 경험
In-house experience from both consultancy and practical aspects of
the HVAC industry
— 산업계의 주요 기관/업체들과 긴밀한 관계 Close relationship with major
players in the industry
FloVENT Tech Advantage 1: Our Unique Localized Meshing Approach
FloVENT use the most robust cartesian “cut cell” structured meshing approach available to CFD solvers today
Massive disparities in geometric length scales are resolved using our unique ‘localized-grid’ technique, which allows for integrally matched, nested, non-conformal grid interfaces between different parts of the solution domain. This also makes our solvers very stable and some of the fastest in the CFD Industry and has also paved the way for both codes being almost real-time design tools
Our pragmatic, unique and accurate solution termination criteria produces useful results in engineering - not academic - time scales
In addition, over the years we have tuned our solvers for the industry applications they are targeted at in electronics cooling , datacenters & HVAC.
FloVENT Tech Advantage 2: Our MCAD Bridge Implementation & Knowhow
Unlike other thermal analysis software, FloTHERM automatically prepares the geometry for efficient and accurate analysis.
Our development group has world-leading MCAD to CFD knowhow and expertise
Our MCAD Bridge software connects directly to all the main 3d MCAD packages and also allows for import of geometrical files in a wide range of formats: — ACIS — STEP — IGES — STL — DXF
FloVENT Tech Advantage 3: New XML interface
Automated pre- and postprocessing workflows in Version 9 can now include the following steps: 1. Equipment audit of existing or proposed data center 2. Data entry of equipment and data center layout (via Excel) 3 FloVENT model creation via a PDML macro 4a. Option 1: Import of FloVENT model for further refinement and simulation 4b. Option2: CFD simulation via Excel interface and subsequent results export
into pre-formatted Excel spreadsheet.
FloVENT Tech Advantage 4: HVAC Tool “SmartParts” Libraries
Standard FloVENT HVAC Tools and Libraries: – Drag & Drop Perforated Tiles
– Diffusers, Coolers, and Floor Tiles Available from Library
– Furnitures, Doors & Windows Available from Library
– Materials, resistances & fluids
– Fans & Blowers, CRAC’s
Diffuser Library
Cooler Library
FloVENT SmartParts Panel
Clean Room & Isolation Room Modelling Application Examples
113
CFD provides design information: — Visualization of flow fields — Air flow design of ventilation
systems — Transient analysis for moisture
condensation — Analysis of cross contamination
Clean Rooms & Isolation Rooms
114
Merck Optimizes Cleanroom Design & Prevents Condensation Using CFD
CFD simulation of cleanroom airflow indicating the path of air
and water vapor - red areas indicate regions of saturated air &
possible condensation
CFD simulation of cleanroom airflow after the addition of high-level exhausts behind the cylinders to fix condensation problems
Merck is one of the world’s leading pharmaceutical manufacturers
They needed to troubleshoot and solve a cleanroom problem being experienced in one of their manufacturing facilities
A precise CFD model of the cleanroom incorporating features was built. Engineers were then able to create a series of animated three-dimensional views that accurately simulated the actual airflow and moisture content conditions in the room
FloVENT simulations were then used to optimize the position of high level exhausts
Based on these results Merck made the appropriate cleanroom modifications and economically solved the condensation problem while at the same time continuing normal cleanroom operations.
115
Vial Filling Production Room Airflow Optimized thanks to CFD
Chiron, a biotechnology company in the US had a vial filling production room in which they wanted to replace the filling machine
While taking the room out of commission to carry out this task they wanted to see if they could improve the airflow design in the room the better protect the filling process
Key factors under consideration were maintaining a undirectional flow down over the product & limiting recirculation regions in which contamination could get caught
Also issues of protecting the product and the personnel as well as maintaining the classification of the room needed to be taken into account
With CFD the layout of the filters on the ceiling of the side wall extracts were optimized for particle scavenging
The most important thing about this design is that they are not putting anymore air into the room and so the running costs remain unchanged
116
HNC Develops Innovative Cleanroom Designs with FloVENT
HNC provides cleanroom and mini-environment systems that minimize the inflow, generation, and retention of airborne particles while meeting temperature, humidity and pressure requirements
These systems are used in facilities for manufacturing displays, semiconductors, and electronic equipment; operating theatres and patient rooms; pharmaceutical and food processing; and biotechnology laboratories
With CFD the approach is to first design for the overall system requirements and then develop the isolated mini-environments required to meet local cleanliness requirements.
“Many contamination problems can only be solved by totally new design concepts and the only way to evaluate and optimize these concepts, short of building test facilities, is with simulation... FloVENT has demonstrated the ability to simulate a wide range of airflow patterns with a high level of precision, even at the concept stage."
J Park, Mechanical Engineer, HNC
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Isolation Room Ventilation and UV System Designed Using CFD
Patient Isolation Rooms are used to keep infected patients away from other people
The purpose of this CFD study
was to evaluate a typical
tuberculosis isolation room,
and in particular, a ventilation
system which would provide the
most effective removal of
airborne bacteria particles by: — Ventilation air flows
— Use of upper room Ultraviolet
Germicidal Irradiation (UVGI) - to
have the bacteria receive
sufficient UVGI dosage to kill it
— Optimal cost of UV system
recommended by the study
door
Vestibule
Isolation room
Bathroom
External window
doors
UV Fixture
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리슈빌엔클래스 2007호