植入式軸流血泵環(huán)空流場分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、近年來，終末期心力衰竭的治療已成為臨床心血管內(nèi)、外科所面臨的巨大挑戰(zhàn)。由于藥物治療和外科手術(shù)的局限性，以及供體心臟的短缺，促進(jìn)了心臟機(jī)械輔助循環(huán)裝置（人工心臟）的發(fā)展。人工心臟主要以微型機(jī)械泵來代替或輔助自然心臟泵血，其中軸流血泵由于結(jié)構(gòu)簡單、效率高、體積小、易植入人體等優(yōu)點(diǎn)，已逐漸成為人工心臟的發(fā)展趨勢。血液在血泵中流動，會因各種因素導(dǎo)致溶血，因此，研究血液在軸流血泵的流場性能，對血泵在醫(yī)學(xué)臨床上的使用有著極大的意義。
　　

2、本文研究了血液在血泵中的環(huán)形空間流動，采用CFD技術(shù)對血液在血泵內(nèi)的流場進(jìn)行了仿真分析，并在此基礎(chǔ)上對現(xiàn)有血泵的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化。論文的具體工作如下:
　　 1.對血液在血泵中的環(huán)空螺旋流動性能進(jìn)行研究，推導(dǎo)出速度、流量、壓力梯度和流變方程的表達(dá)式;對血液在血泵中的湍流Standardk-ε方程進(jìn)行了推導(dǎo);研究了血細(xì)胞在旋轉(zhuǎn)血泵中的運(yùn)動，得出了血細(xì)胞的軸向與徑向速度的表達(dá)式。
　　 2.采用轉(zhuǎn)速-流量-水頭實驗臺進(jìn)行軸流血

3、泵體外流體性能實驗。實驗結(jié)果表明:血泵入口壓力較低時對出口壓力與流量沒有明顯影響;血泵的出口壓力大，流量小;出口壓力與流量隨著轉(zhuǎn)速的增大而增大;粘度大的液體出口壓力與流量小;根據(jù)人體生理學(xué)的條件，選擇合適的入口壓力、出口壓力、轉(zhuǎn)速與流量作為仿真分析的邊界條件。
　　 3.采用fluent軟件對現(xiàn)有的植入式軸流血泵進(jìn)行模擬仿真，分析了血液的速度場、壓力場、應(yīng)力場和湍流效應(yīng)，及它們對血細(xì)胞機(jī)械損傷的影響;得出了大于紅細(xì)胞撞擊損傷臨界