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系統識別號 U0002-2008200903400200
中文論文名稱 高科技廠迴風分析
英文論文名稱 A study of the circulation of air flow in a high technology factory
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 航空太空工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Aerospace Engineering
學年度 97
學期 2
出版年 98
研究生中文姓名 黃振禹
研究生英文姓名 Chen-Yu Huang
電子信箱 coolbada520@hotmail.com
學號 696430049
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2009-07-20
論文頁數 72頁
口試委員 指導教授-湯敬民
委員-高崇洋
委員-林仲廉
中文關鍵字 無塵室  FDS  多重網格  火災 
英文關鍵字 Clean room  FDS  Fire  Multi-Grid 
學科別分類 學科別應用科學航空太空
中文摘要 大型晶圓廠無塵室的特殊製程空間,不能沿用一般廠房的排煙系統與設計概念,再加上晶圓製程使用了大量的有毒化學以及易燃物質,以國內目前所訂定的防火規範,看似沒有辦法做到有效防護;並且在無塵室發生火災的同時,為使工作人員逃生所以向下氣流空調系統FFU(Fan Filter Unit)不能馬上關閉,此結果也會使火災濃煙更加迅速的擴散,造成更大的生命財產上的損失。
本研究首先依據NFPA92A/92B,以及美國聯邦標準FS 209E規定FFU速度低於0.45m/s,並且依據Klote的穩定火源設計的基準量,假定火源為2000KW,使用美國NIST的Fire Dynamics Simulator (FDS)火災動態模擬軟體,並且利用多重網格銜接技術,去模擬現實尺寸長寬高為168m、78m、14m的大型無塵室空間,並且進一步探討全域火災流場動態。
研究結果發現,在大型空間中可燃物有限的最小火源2000KW下,根據NIST提供的火災特徵長度(characteristic fire diameter) 關係式,格點體積為0.125m x 0.125m x 0.125m,其模擬溫度會與實驗之回歸公式相同,全部格點數量為5630784個,其火源還是可以輕易影響FFU正常工作,進而破壞整體流場,使其流場產生紊流流場,延長懸浮粒子在FAB層的滯留時間,造成更大的損失。
英文摘要 Large-scale wafer fab clean room space of the special manufacturing process, can’t follow the general plant and the smoke extraction system design concepts, and wafer manufacturing process using a large number of toxic chemicals and flammable substances, Domestic current norms laid down by the fire, There is no way appears to be effective protection; And fire in the clean room at the same time, To enable staff to escape the downward airflow so the air-conditioning system FFU (Fan Filter Unit) can’t be shut down, the result of fire smoke would spread more rapidly, resulting in more lives and property losses.
First of all, the basis of this study NFPA92A/92B, as well as the U.S. Federal Standard FS 209E provides speed FFU less than 0.45m / s, and based on the stability of the fire source Klote baseline design capacity, it is assumed that the source for the fire 2000KW, the use of U.S. tobacco control NIST's Fire Dynamics Simulator software, and the use of multi-grid convergence of technology, to simulate realistic-size dimensions for the 168m, 78m, 14m large-scale clean room space, and to further explore the global dynamics of flow field of fire.
The results found that in a large space in the smallest limited combustible 2000KW under fire, according to NIST to provide the characteristic fire diameter relationship, the lattice size 0.125mx 0.125mx 0.125m, the simulated and experimental temperature of the same regression equation, the number of all lattice 5,630,784, and its fire can easily affect the normal work of FFU, thereby undermining the overall flow field, flow field to produce turbulent flow field, the extension of suspended particulates in the FAB-story residence time, resulting in greater losses .
論文目次 中文摘要 i
Abstract iii
目錄 v
圖表目錄 vi
符號表 ix
第一章 緒論 1
第1節 研究動機 1
第2節 文獻回顧 3
第3節 研究內容 6
第二章 理論分析 8
第1節 理論基礎 8
第2節 紊流模式 9
第3節 燃燒模式 11
第三章 數值方法 15
第1節 FDS簡介 15
第2節 統御方程式 17
第3節 火災流場模式 22
第1項 大渦流模擬(LES) 22
第2項 低馬赫數的假定 24
第4節 網格與流場內物體的建立 25
第5節 格點測試 28
第6節 多重網格測試 31
第四章 動態模擬環境設定 34
第1節 火源設計 34
第2節 環境幾何圖形設定與網格分布 35
第五章 結果與討論 40
第六章 結論 44
參考文獻 46

圖3-1 FDS架構圖 48
圖3-2 非均勻網格 48
圖3-3 多重網格 49
圖3-4 溫度擷取點示意圖 49
圖3-5 網格獨立性測試溫度點H9之七種網格比較 50
圖3-6 網格獨立性測試溫度點H10.1之七種網格比較 50
圖3-7 網格獨立性測試溫度點H10.2之七種網格比較 51
圖3-8 網格獨立性測試溫度點H10.3之七種網格比較 51
圖3-9 網格獨立性測試溫度點H10.4之七種網格比較 52
圖3-10 網格獨立性測試溫度點H10.5之七種網格比較 52
圖3-11 水平網格體積比 1:1 53
圖3-12 水平網格體積比1:1 25s 溫度剖面 53
圖3-13 水平網格體積比1:1 25s火災煙霧 54
圖3-14 水平網格體積比 2:1 54
圖3-15 水平網格體積比2:1 25S 溫度剖面 55
圖3-16 水平網格體積比2:1 25s 火災煙霧 55
圖3-17 水平網格體積比 4:1 56
圖3-18 水平網格體積比4:1 25s 溫度剖面 56
圖3-19 水平網格體積比4:1 25s 火災煙霧 57
圖3-20 垂直網格體積比2:1 57
圖3-21 垂直網格體積比2:1 25s 溫度剖面 58
圖3-22 垂直網格體積比2:1 25s 火災煙霧 58
圖3-23 垂直網格體積比4:1 59
圖3-24 垂直網格體積比 4:1 25S 溫度剖面 59
圖3-25 垂直網格體積比4:1 25S 火災煙霧 60
圖3-26 垂直網格體積比 4:1 25S火災煙霧細部圖示 60
圖4-1 晶圓廠模型全域圖 61
圖4-2 無塵室模型上視圖 61
圖4-3 無塵室模型X方向側視圖 62
圖4-4 無塵室側視示意圖 62
圖4-5 數值模型實體 62
圖4-6 上層S.A.C網格 63
圖4-7 中層Fab網格分布 63
圖4-8 R.A.P網格分布 64
圖4-9 三層網格全域疊加示意圖 64
圖5-1 回風道位置示意圖 65
圖5-2 模型側視圖 65
圖5-3 模型側視去除物件圖 66
圖5-4 側視X方向速度場 66
圖5-5 側視X方向速度場 66
圖5-6 側視X方向速度場 66
圖5-7 側視X方向速度場 66
圖5-8 側視X方向速度場 67
圖5-9 側視X方向速度場 67
圖5-10 側視X方向速度場 67
圖5-11 側視圖X方向速度場 67
圖5-12 側視圖X方向速度場 67
圖5-13 側視圖X方向速度場 67
圖5-14 側視圖X方向速度場 67
圖5-15 側視圖X方向速度場 67
圖5-16 側視圖X方向速度場 68
圖5-17 側視圖X方向速度場 68
圖5-18 側視圖X方向速度場 68
圖5-19 側視圖X方向速度場 68
圖5-20 側視圖X方向速度場 68
圖5-21 側視圖X方向速度場 68
圖5-22 側視圖X方向速度場 68
圖5-23 側視圖X方向溫度場 68
圖5-24 側視圖X方向溫度場 68
圖5-25 側視圖X方向溫度場 69
圖5-26 側視圖X方向溫度場 69
圖5-27 側視圖X方向溫度場 69
圖5-28 側視圖X方向溫度場 69
圖5-29 側視圖X方向溫度場 69
圖5-30 側視圖X方向溫度場 69
圖5-31 側視圖X方向溫度場 69
圖5-32 側視圖X方向溫度場 69
圖5-33 側視圖X方向溫度場 69
圖5-34 側視圖X方向溫度場 69
圖5-35 側視圖X方向溫度場 70
圖5-36 側視圖X方向溫度場 70
圖5-37 側視圖X方向溫度場 70
圖5-38 側視圖X方向溫度場 70
圖5-39 側視圖X方向溫度場 70
圖5-40 側視圖X方向溫度場 70
圖5-41 側視圖X方向溫度場 70
圖5-42 側視圖X方向溫度場 70
圖5-43 側視圖X方向火災煙霧 70
圖5-44 側視圖X方向火災煙霧 70
圖5-45 側視圖X方向火災煙霧 70
圖5-46 側視圖X方向火災煙霧 71
圖5-47 側視圖X方向火災煙霧 71
圖5-48 側視圖X方向火災煙霧 71
圖5-49 側視圖X方向火災煙霧 71
圖5-50 側視圖X方向火災煙霧 71
圖5-51 側視圖X方向火災煙霧 71
圖5-51 側視圖X方向火災煙霧 71
圖5-52 側視圖X方向火災煙霧 71
圖5-53 側視圖X方向火災煙霧 71
圖5-54 側視圖X方向火災煙霧 71
圖5-55 側視圖X方向火災煙霧 71
圖5-56 側視圖X方向火災煙霧 71
圖5-57 側視圖X方向火災煙霧 72
圖5-58 側視圖X方向火災煙霧 72
圖5-59 側視圖X方向火災煙霧 72
圖5-60 側視圖X方向火災煙霧 72
圖5-61 側視圖X方向火災煙霧 72
圖5-62 側視圖X方向粒子軌跡 72
圖5-63 側視圖X方向粒子軌跡 72
圖5-64 側視圖X方向粒子軌跡 72

表3-1 網格獨立性驗證-溫度 30
表4-1 穩定火源設計的基準量 35
表4-2 網格尺寸以及網格密度配置37

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