基于虛擬樣機技術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動的尿道閥，它們是利用超聲波熱效應及熱工轉換原理來實現(xiàn)輔助膀胱排尿功能的。為將其應用于動物實驗和進一步臨床實驗研

2、究，有必要對其特性展開深入的理論分析與模擬實驗研究。本文主要工作如下:
　　首先，基于虛擬樣機技術和流體力學理論建立了膀胱動力泵的虛擬樣機模型，利用Fluent軟件對膀胱動力泵排尿過程的流場分布進行了數(shù)值模擬，并模擬實驗驗證了模型的有效性。通過改變模型的仿真參數(shù)，獲得了在不同初始排尿驅動壓下的尿流率曲線。結果表明:增大初始排尿驅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，應用虛擬樣機技術建立了尿道閥驅動囊的

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