離心式心臟泵內(nèi)部流場的定常與非定常數(shù)值模擬.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的進步和經(jīng)濟的發(fā)展，應(yīng)用人工心臟泵代替自然心臟的心臟病患者越來越多。離心式心臟泵作為一種新型的人工心臟泵，具有體積小、可靠性高，對血液破壞性小等優(yōu)點，它的研究對心臟泵的發(fā)展有很重要的作用。
　　 本課題利用CFD軟件對采用一元理論設(shè)計方法所設(shè)計的離心式心臟泵進行定常和非定常數(shù)值計算，模擬和分析了離心式心臟泵內(nèi)部流場的分布，研究了泵內(nèi)部流動的特殊規(guī)律和流動機理。分別用定常和非定常的方法模擬分析了離心式心臟泵在不同轉(zhuǎn)速和

2、流量下的內(nèi)流場的壓力場、速度場、速度矢量和切應(yīng)力等的分布，為離心式人工心臟泵提高性能以及抗血栓和溶血提供了依據(jù)。
　　 本文綜合分析了國內(nèi)外人工心臟泵的研究現(xiàn)狀，并闡述了CFD的基本理論，介紹了CFD軟件模擬過程中所用到的模型及數(shù)值計算方法。利用PRO/E軟件建立三維流道實體模型，將三維流道實體模型導(dǎo)入網(wǎng)格劃分軟件ICEM，利用四面體非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格分別對吸入室、葉輪、蝸殼以及回流區(qū)進行網(wǎng)格劃分，并分析了網(wǎng)格數(shù)量及質(zhì)量對數(shù)值解的影響

3、。利用CFD軟件FLUENT對得到的四部分網(wǎng)格文件進行合并，設(shè)置流場計算的參數(shù)和邊界條件，采用RNGk-ε湍流模型和壓力耦合的SIMPLEC算法求解方程，實現(xiàn)了人工心臟泵流場的定常和非定常數(shù)值模擬。
　　 對不同工況下的心臟泵進行定常數(shù)值模擬，得到了離心式心臟泵的外特性曲線以及內(nèi)流場的壓力、速度以及切應(yīng)力等的分布；對設(shè)計工況下的心臟泵進行非定常數(shù)值模擬，研究了心臟泵的軸向力、徑向力以及速度和壓力分布，揭示了離心式心臟泵葉輪和蝸殼