螺旋离心式心脏泵内部流动特性及其对血液的影响

【摘要】本课题对采用一元理论的方法所设计的螺旋离心式血泵进行数值模拟,分析了六种工况下血泵的外特性和内部流动特点。利用图文对螺旋离心式血泵的特点进行全面阐述,通过CFD软件对其进行分析,得出其外特性曲线以及内部压力场,速度场,切应力场,速度矢量分布图和流线图。分析比较了不同工况下血泵的性能,并为智能化血泵研发打下良好的基础。1.综合分析国内外血泵研究现状,针对血泵研究瓶颈进行大胆的尝试,采用磁悬浮设计来避免密封盒摩擦造成的血损现象,通过设置回流孔来改善血泵内部流动特征,从而有效避免流动死区。2.运用Pro/E软件对所设计的血泵进行实体造型,然后利用ICEM软件对模型进行网格划分,简单阐述了网格对计算解的影响。3.将msh文件导入流体数值仿真软件FLUENT中,设置流体参数和边界条件,采用RNGk-ε湍流模型,压力耦合的SIMPLEC算法求解方程,从而实现螺旋离心式血泵流场的数值模拟。4.针对六种不同工况进行模拟,得出每种工况下的外特性,筛选出每种工况下的最佳工作状态,然后对六种最佳工作状态进行数值模拟,分析其内部流动特性,并阐述各状态下血泵对血液的影响。5.数值模拟结果显示,可以通过转速调节来实现血泵的智能调节,用以满足不同状态下的人体生理需求。通过切应力场和速度矢量分布,可以看出螺旋离心式血泵在血损方面有着良好的表现,这一点符合螺旋离心式泵的柔和输送,高效区宽广和功率曲线平坦等特征。6.本课题所设计的血泵是在动力控制和定位控制均能够满足要求的前提下进行的,而实际中这些问题并没有比较完善的解决方案,因此本课题的参考价值带有一定的局限性。
【作者】韩冰雪；
【导师】韩伟；
【作者基本信息】兰州理工大学，流体机械及工程，2014，硕士
【关键词】磁悬浮；螺旋离心泵；CFD；血泵；血损；数值分析；

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