超声汽化蒸汽驱动的排尿助力系统虚拟样机设计及其特性研究

【摘要】人体控制排尿的中枢神经受到损害之后引起的膀胱排尿功能障碍目前尚无有效的治疗方法,临床上通常采取腹部施压、尿道插管引流、膀胱造瘘转流等辅助排尿措施,但易引发泌尿系统感染等并发症。为解决神经源性膀胱患者排尿功能障碍问题,本课题前期提出了一种超声汽化蒸汽驱动的排尿助力系统。该系统是利用超声波热效应和热工转换原理实现辅助膀胱排尿的。为了分析超声汽化蒸汽驱动的排尿助力系统的特性,本文根据超声学、热力学和流体力学理论建立了排尿助力系统的数学模型和AMESim仿真模型,通过实验验证了模型的有效性,运用AMESim仿真模型研究了超声波控制参数对系统的驱动特性和排尿动力特性的影响规律。结果表明：驱动压和尿流率主要与超声波的声强、频率、辐射时间以及工质特性参数有关。增大声强、频率、辐射时间均能提高驱动压和尿流率,提高排尿动力特性。为了进一步研究驱动囊和膀胱内部流体流场的分布规律,本文将虚拟样机技术应用于本课题,以Fluent软件为核心,结合Pro/E软件中建立的几何模型和AMESim仿真分析的数据,建立了虚拟样机,对驱动囊和膀胱内部流场分布进行了仿真分析。结果表明：排尿过程中,在驱动囊和膀胱内产生了漩涡,从而产生流动阻力和带来能量的耗损,降低了驱动囊驱动膀胱排尿的机械效率。本文研究结果可为超声汽化蒸汽驱动的排尿助力系统的特性分析和结构优化设计提供依据,为设计新型的辅助排尿装置提供指导,对合理设计适用于人体的生物医学装置有参考作用。
【作者】肖祖辉；
【导师】李笑；
【作者基本信息】广东工业大学，机械工程，2014，硕士
【关键词】排尿助力系统；超声波；虚拟样机；数学建模；AMESim；Fluent；

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