錐形螺旋葉輪血泵流場數值計算與分析.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、心血管疾病已成為導致人類死亡的主要原因。由于心臟供體的數量極少,不能夠滿足重危心臟病患者的移植,提出了左心室輔助裝置。左心室輔助裝置的主體是血泵,它能夠將左心的血液引流到泵內再注入到主動脈系統(tǒng),起到部分或完全代替自然心臟的功能,維持正常的人體血液循環(huán)。血泵研究主要采用CFD技術,僅通過計算機仿真優(yōu)化就可以得到較為理想的血泵模型,大大節(jié)省因開發(fā)物理樣機而花費的財力和時間。本文利用CFD技術設計并計算錐形螺旋葉輪血泵,在滿足人體生理需求的基

2、礎上,采用改變導葉、變化泵體錐度和出入口錐能改善流動滯止和速度環(huán)流。 (1)詳細綜述了國內外人工血泵及其CFD仿真的研究現狀,根據目前血泵存在的問題及發(fā)展趨勢,利用PROE設計了泵體為錐形結構,具有兩個頭數的螺旋葉片,加之以流線型導流葉片的血泵。數值模擬采用全流道的方案。 (2)分析了CFD模擬過程中所用到的模型及數值計算方法。采用k-ε雙方程的湍流模型、N-S方程的數值解法、給定變量的差分格式、定子和轉子之間采用混合面

3、法,來對錐形螺旋葉輪血泵流場進行計算和求解。 (3)運用三維軟件進行泵的螺旋葉片、導葉這些復雜曲面的設計。將血泵在CFD前處理軟件GAMBIT中進行處理,剖分出利于數值計算的四面體非結構化網格。把網格導入FLUENT中設定流體的參數和設置定轉子的轉動,最終實現血泵流場的數值模擬。 (4)分解了血泵的每一個參數來進行血泵流場的優(yōu)化,在上百個分析結果中發(fā)現導流葉片、出入口錐、血泵錐度及泵體體積對血泵的流場起到關鍵作用。提出了

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