基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的膀胱動力泵及尿道閥仿真研究.pdf

1、神經(jīng)源性膀胱是指由于控制排尿的中樞神經(jīng)受損而引起的膀胱排尿功能障礙的一類疾病，目前尚無有效的治療辦法。臨床上通常采取的尿道插管引流、膀胱造瘺轉(zhuǎn)流和腹部施壓等輔助排尿措施均易引發(fā)泌尿系統(tǒng)感染或其它并發(fā)癥。為解決神經(jīng)源性膀胱患者排尿困難的問題，本課題前期提出了一種超聲汽化蒸汽驅(qū)動的排尿助力系統(tǒng)（也稱膀胱動力泵）和一種超聲汽化蒸汽驅(qū)動的尿道閥，它們是利用超聲波熱效應(yīng)及熱工轉(zhuǎn)換原理來實(shí)現(xiàn)輔助膀胱排尿功能的。為將其應(yīng)用于動物實(shí)驗(yàn)和進(jìn)一步臨床實(shí)驗(yàn)研

2、究，有必要對其特性展開深入的理論分析與模擬實(shí)驗(yàn)研究。本文主要工作如下:
　　首先，基于虛擬樣機(jī)技術(shù)和流體力學(xué)理論建立了膀胱動力泵的虛擬樣機(jī)模型，利用Fluent軟件對膀胱動力泵排尿過程的流場分布進(jìn)行了數(shù)值模擬，并模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模型的有效性。通過改變模型的仿真參數(shù)，獲得了在不同初始排尿驅(qū)動壓下的尿流率曲線。結(jié)果表明:增大初始排尿驅(qū)動壓可以增大尿流率，提高膀胱動力泵的排尿動力特性。
　　其次，應(yīng)用虛擬樣機(jī)技術(shù)建立了尿道閥驅(qū)動囊的

3、仿真模型，利用Fluent軟件對驅(qū)動囊內(nèi)驅(qū)動壓的建立進(jìn)行了動態(tài)流場仿真，并模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模型的有效性。利用所建模型仿真分析了超聲控制參數(shù)以及尿道閥結(jié)構(gòu)參數(shù)對驅(qū)動特性的影響規(guī)律。結(jié)果表明:增大超聲波的聲強(qiáng)、輻射面積和頻率，減小驅(qū)動腔體積，均可提高尿道閥的驅(qū)動特性。
　　再次，利用Fluent中動網(wǎng)格和UDF技術(shù)對尿道閥開啟過程中閥芯的運(yùn)動過程進(jìn)行了二維動態(tài)數(shù)值模擬，獲得了閥芯運(yùn)動過程中閥芯位移及其受力的變化規(guī)律。
　　最后，基