实验动物房兔子生物传热与流动微环境特性分析

论文摘要

高质量的实验动物作为生命科学研究和发展的重要基础和支撑条件,为了维持自身的生存活动状态,其对生活环境的质量要求很高。经过两百多年的发展,人们对提高及改善实验动物福利有了一定认识,并制定了相关的规范。然而,目前规范中对实验动物设施各项环境指标落脚点是在动物房大环境上面,对我们真正需要关心的动物生活微环境各个指标关注甚少,因而对营造高品质微环境所需要的工艺方法指导意义不大。本文以长沙某一实际SPF级兔实验动物房为对象,首次将实验动物设施微环境纳入研究范围,通过CFD方法模拟分析加入兔子生物传热模型的SPF级兔实验动物房气流组织、温湿度和氨气浓度分布情况。针对以上所提问题,本文分别分析了夏季送风换气次数15次/h,温度24℃,相对湿度60%工况下,实验动物房在空态、布置笼架和运行态三种情形下室内气流组织、温湿度及氨气浓度分布情况。结果表明,在进行实验动物房数值分析时,忽略笼架微环境和兔子的生物传热会严重影响计算结果的可靠性。同时发现典型顶送四角回气流组织形式下,笼架外部和笼架内部均有漩涡产生,笼架内部尤其是中间层的热量和污染物的排除受到严重影响。兔子贴表部分部位温度梯度高达600℃/m。在笼具背部壁面出现大面积高湿情况,相对湿度在63%以上。在此基础上,进一步研究了不同换气次数、送风口数量和笼架摆放位置对笼架内微环境的影响,结果表明换气次数从8次/h增加到24次/h时,室内大环境各参数变化不大。笼架内微环境温度随换气次数增加而降低,但一、二层托盘周围温度仍在26℃以上。笼具背部壁面相对湿度有减小,但是仍存在大面积高湿情况。换气次数的继续增加,对笼架内微环境的温湿度的改善已经作用不大,但会造成气流速度过大,当换气次数达到24次/h时,位于笼架底层的兔子周围气流速度值会出现超过0.2m/s的情况,此时笼架最底层兔子平均热流密度值达到35W/m~2,并且热流密度和换气次数之间呈直线增长关系。将送风口从一个增加到两个时,笼架微环境参数变化明显,笼架内部环境温度平均下降了1℃。兔子贴表温度梯度也有明显减小。笼架中间两列笼具背部壁面绝大部分面积相对湿度降到了63%以下。托盘氨气散发程度更加剧烈,但由于整个笼架内气流组织较好,房内大环境和笼架内微环境氨气浓度反而降低。将笼架横置时,位于笼架顶层的笼具散热效果变好,底层散热效果变差。笼具背部壁面高湿情况没有改善。笼架内托盘氨气扩散剧烈,中间层兔子周围氨气浓度升高到0.6~1.4 mg/m3。目前关于运行态实验动物房微环境特性的分析较少,本文对实验动物房兔子生物传热与流动微环境特性的研究为实验动物设施环境指标的改善提供了参考,对实验动物兔子生物传热采取的研究方法也为后续生物传热研究提供了思路。此外,本文完成的实验动物微环境特性分析基础工作也会对提高和改善实验动物福利产生积极影响。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 安珂慧

导师: 龚光彩,段胜

关键词: 实验动物房,生物传热,微环境,皮肤贴表温度梯度,运行态

来源: 湖南大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 湖南大学

分类号: Q95-338

DOI: 10.27135/d.cnki.ghudu.2019.000758

总页数: 68

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