一种弥散式局部供氧方法及其装置与流程

本发明涉及局部微环境供氧，尤其涉及一种弥散式局部供氧方法及其装置。

背景技术：

1、高原环境低压缺氧，进入高原一般会因为缺氧而发生呼吸系统、循环系统、消化系统和神经系统的应激反应，原因在于，氧是人体生理代谢的基本元素，空气中的氧经过呼吸进入血液，与红细胞的血红蛋白结合，再经血液循环到全身组织。当进入高原地区后，空气中的氧分压降低，呼吸进入人体的氧也相应减少，这样进入动脉血液的氧也减少，造成机体缺氧，严重时，高原的缺氧环境会对人体诸多器官造成损害引发严重的高原疾病，例如：呼吸困难、腹泻、便秘、神志模糊和反应迟钝等。

2、为了改善民生，近年来开始逐步实施人工富氧工程，即通过供氧通道将氧气输送到需氧环境来改善局域缺氧环境的氧分压，以使环境中的富氧量满足人体需求，因此，在高原地区部分酒店提供供氧服务，例如：弥散供氧系统，主要用于缺氧环境下的弥散供氧。相较于普通的鼻吸式供氧，弥散性供氧主要改变的是某一空间内的氧含量。现有常见的室内弥散式供氧不能有效且精准地实现室内局部微环境的精准供氧，在满足人体基本氧气需求的前提下，兼顾有效供氧及降低供氧成本之目的。基于此，本发明提出一种弥散式局部送氧方法及其装置。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对上述背景技术存在的缺陷，提供一种弥散式局部送氧方法及其装置。

2、为实现上述目的，本发明之一的一种弥散式局部供氧方法，用于对目标区域的含氧量进行局部精确调节，所述方法包括：

3、获取目标区域的微环境数据并计算微环境范围，根据人体工程学及局部微环境供氧要求，测算确定静压箱在壁面的安装位置、安装高度及静压箱的送氧参数，并通过cfd仿真模型仿真确定静压箱的送氧口数量、送氧口的入射角度，送氧参数至少包括静压箱的送氧速度；

4、根据获取的目标区域的微环境数据计算得到的目标区域的实际氧气浓度和预设人体需要的氧气浓度，并按混合气体的氧气浓度计算方法分别确定高纯度氧气与掺混气体的掺混量和流量；

5、通过掺混装置对高纯度氧气和掺混气体按确定的掺混量和流量进行掺混并获得指定氧气浓度的混合气体；

6、按照确定的静压箱安装位置、安装高度、送氧速度、送氧口数量、送氧口的入射角度设置静压箱，并将获得的指定氧气浓度的混合气体通过送氧口喷入目标区域。

7、进一步地，cfd仿真模型至少包括基于三维软件和有限元分析构建的被网格划分的目标场景、静压箱及人体模型的存在物仿真模型；用于模拟静压箱送出的指定氧气浓度的混合气体在目标区域微环境非定常流动的混合气体流场模型；基于至少包括湍流模型、有限体积法的并用于定量计算分析并确定对目标区域局部精确调节的各项参数的计算仿真模型。

8、进一步地，通过混合气体流场模型可以对送氧口送出的指定氧气浓度的混合气体在目标区域所处的微环境流动和分布情况进行模拟，计算仿真模型用于确定多组静压箱在壁面不同安装位置和不同安装高度、不同静压箱的送氧口数量及不同送氧口的入射角度中的最佳布氧组合。

9、进一步地，送氧口的送氧速度为不低于0.3米/秒且不高于至0.5米/秒之间的任意一个送氧速度。

10、进一步地，掺混装置采用具有文丘里混合器结构、t字型三通管结构或者y字型三通管结构的气体混合装置对高纯度氧气和掺混气体进行掺混。

11、进一步地，掺混气体是当前目标区域中提取的空气或纯氮气，混合气体的氧气浓度计算方法为：

12、

13、式中，v3为混合气体的氧气浓度，v1是当前目标区域中空气的氧气浓度，v2为高纯度氧气的氧气浓度，flow1为进入掺混装置的空气流量，flow2为进入掺混装置的高纯度氧气流量，p2为高纯度氧气的绝对压强，p为当前目标区域的压强，；

14、v＝v3×k，其中，k为目标区域的密封性修正系数，v为混合气体的氧气浓度。

15、进一步地，静压箱作为送风装置，是采用稳定的均匀送风风管型式。

16、进一步地，静压箱具有送风腔体，且送风腔体沿长度方向的断面是逐渐缩小，且送风腔体侧面设置有送氧口，且送氧口采用侧孔、侧管或纵向条缝口。

17、进一步地，送风腔体为圆锥形结构或楔形结构。

18、本发明之二的一种弥散式内局部供氧装置，用于对目标区域微环境的含氧量进行局部精确调节，包括用于提供高纯氧气的氧源及用于提供掺混气体的掺混源，所述装置包括：

19、数据采集模块，获取当前目标区域的环境数据；

20、数据处理模块，用于根据当前目标区域的环境数据计算得到的当前目标区域的实际氧气浓度和预设人体需要的氧气浓度，并按混合气体的氧气浓度计算方法确定高纯度氧气与掺混气体的掺混量和流量，用于控制氧源及掺混源向掺混装置中按预设值提供高纯度氧气和掺混气体；

21、掺混装置，用于对高纯度氧气和掺混气体按确定的掺混量和流量进行掺混并获得指定氧气浓度的混合气体；

22、静压箱，与掺混装置相互连通且设置在目标区域微环境的壁面上，用于将获得的指定氧气浓度的混合气体通过送氧口以确定的送氧速度和入射角度喷入目标区域。

23、进一步地，静压箱在壁面的安装位置、安装高度及静压箱的送氧口的送氧速度根据人体工程学及近人体场局部微环境供氧要求确定。

24、进一步地，静压箱的送氧口数量、送氧口的入射角度通过cfd仿真模型仿真确定。

25、进一步地，cfd仿真模型至少包括基于三维软件和有限元分析构建的被网格划分的目标场景、静压箱及人体模型的存在物仿真模型；用于模拟静压箱送出的指定氧气浓度的混合气体在室内非定常流动的混合气体流场模型；基于至少包括湍流模型、有限体积法的并用于定量计算分析并确定目标区域弥散式局部供氧各项参数的计算仿真模型。

26、综上所述，本发明一种弥散式局部供氧方法及其装置，能有效且精准地实现局部微环境的精准供氧，在满足人体基本氧气需求的前提下，兼顾有效供氧及降低供氧成本之目的，进一步丰富了产品的架构。

技术特征：

1.一种弥散式局部供氧方法，用于对目标区域的含氧量进行局部精确调节，其特征在于，所述弥散式局部供氧方法包括：

2.根据权利要求1所述的一种弥散式局部供氧方法，其特征在于，所述cfd仿真模型至少包括基于三维软件和有限元分析构建的被网格划分的目标场景、静压箱及人体模型的存在物仿真模型；用于模拟静压箱送出的指定氧气浓度的混合气体在目标区域微环境非定常流动的混合气体流场模型；基于至少包括湍流模型、有限体积法的并用于定量计算分析并确定目标区域局部精确调节的各项参数的计算仿真模型。

3.根据权利要求2所述的一种弥散式局部供氧方法，其特征在于，通过混合气体流场模型对送氧口送出的指定氧气浓度的混合气体在目标区域微环境的局部流动和分布情况进行模拟，计算仿真模型用于确定多组静压箱在壁面不同安装位置和不同安装高度、不同静压箱的送氧口数量及不同送氧口的入射角度中的最佳布氧组合。

4.根据权利要求3所述的一种弥散式局部供氧方法，其特征在于，送氧口的送氧速度为不低于0.3米/秒且不高于至0.5米/秒之间的任意一个送氧速度。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的一种弥散式局部供氧方法，其特征在于，掺混装置采用具有文丘里混合器结构、t字型三通管结构或者y字型三通管结构的气体混合装置。

6.根据权利要求5所述的一种弥散式局部供氧方法，其特征在于，掺混气体是当前目标区域中提取的空气或纯氮气，混合气体的氧气浓度计算方法为：

7.根据权利要求1至4任意一项所述的一种弥散式局部供氧方法，其特征在于，静压箱作为送风装置，是采用均匀送风风管型式。

8.根据权利要求7所述的一种弥散式局部供氧方法，其特征在于，静压箱具有送风腔体，且送风腔体沿长度方向的断面是逐渐缩小，且送风腔体侧面设置有送氧口，且送氧口采用侧孔、侧管或纵向条缝口。

9.根据权利要求8所述的一种弥散式局部供氧方法备，其特征在于，送风腔体为圆锥形结构或楔形结构。

10.一种弥散式局部供氧装置，用于对目标区域的含氧量进行局部精确调节，包括用于提供高纯氧气的氧源及用于提供掺混气体的掺混源，其特征在于，所述弥散式局部供氧装置包括：

11.根据权利要求10所述的一种弥散式局部供氧装置，其特征在于，静压箱在壁面的安装位置、安装高度及静压箱的送氧口的送氧速度根据人体工程学及局部微环境供氧要求确定。

12.根据权利要求11所述的一种弥散式局部供氧装置，其特征在于，静压箱的送氧口数量、送氧口的入射角度通过cfd仿真模型仿真确定。

13.根据权利要求10或11所述的一种弥散式局部供氧装置，其特征在于，cfd仿真模型至少包括基于三维软件和有限元分析构建的被网格划分的目标场景、静压箱及人体模型的存在物仿真模型；用于模拟静压箱送出的指定氧气浓度的混合气体在目标区域微环境非定常流动的混合气体流场模型；基于至少包括湍流模型、有限体积法的并用于定量计算分析并确定目标区域弥散式局部供氧各项参数的计算仿真模型。

技术总结本发明一种弥散式局部供氧方法及其装置，用于对微环境的含氧量进行局部精确调节，其均采用了获取目标区域的环境数据并计算微环境范围，根据人体工程学及局部微环境供氧要求，测算并确定静压箱在壁面的安装位置、安装高度及静压箱的送氧参数，并通过CFD仿真模型确定静压箱的送氧口数量、送氧口的入射角度；根据获取的目标区域的微环境数据计算得到的当前目标区域的实际氧气浓度和预设人体需要的氧气浓度，并按混合气体的氧气浓度计算方法确定高纯度氧气与掺混气体的掺混量和流速；通过掺混装置对高纯度氧气和掺混气体进行掺混并获得指定氧气浓度的混合气体；通过静压箱并将获得的指定氧气浓度的混合气体通过送氧口喷入目标区域。技术研发人员：巩献忠受保护的技术使用者：西藏水滴信息科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/23