離心式磁懸浮血泵的流體仿真與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、現(xiàn)階段針對(duì)心力衰竭病人的治療，雖然仍然是以心臟移植為主，但由于供體的極其缺乏及高昂的手術(shù)費(fèi)使得許多患者因得不到及時(shí)治療而失去了生命。離心式磁懸浮血泵作為心臟移植的替代品，它能夠有效地緩解供體缺乏問(wèn)題，已成為目前國(guó)內(nèi)外心臟病治療技術(shù)研究突破的重點(diǎn)。而如何在保證其動(dòng)力性能的前提下使整個(gè)流道內(nèi)血液流動(dòng)狀態(tài)良好、流動(dòng)均勻，同時(shí)處理好葉輪高轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生的血損問(wèn)題卻是研究人員面臨的重大難題。
　　本文基于Fluent流體仿真軟件，利用Solid

2、works軟件建立血泵流道三維模型，并在Gambit中劃分網(wǎng)格，對(duì)離心式磁懸浮血泵進(jìn)行了流體力學(xué)仿真。仿真過(guò)程中利用壓力耦合的SIMPLEC算法求解方程，實(shí)現(xiàn)了自主研制的離心式磁懸浮血泵內(nèi)流場(chǎng)的數(shù)值模擬，得到了不同工況下血泵流道的壓力、流速以及跡線分布情況，進(jìn)而對(duì)血泵的流動(dòng)性能進(jìn)行了分析研究。
　　血泵中葉輪高速運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的剪切力會(huì)導(dǎo)致紅細(xì)胞破裂，進(jìn)而發(fā)生溶血現(xiàn)象。本文基于前人給出的溶血估算經(jīng)驗(yàn)公式，應(yīng)用流體仿真軟件Fluent建立

3、溶血估算模型，得到了自主研制的無(wú)葉片離心式磁懸浮血泵整個(gè)流場(chǎng)的應(yīng)力分布情況。同時(shí)得出各工況下血泵表面切應(yīng)力的最值，并根據(jù)血液中切應(yīng)力與暴露時(shí)間的關(guān)系，預(yù)測(cè)了該血泵的溶血性能。
　　本文同時(shí)搭建體外溶血實(shí)驗(yàn)裝置。在設(shè)計(jì)工況下，通過(guò)測(cè)量一定時(shí)間間隔內(nèi)血漿中游離蛋白含量及紅細(xì)胞壓積，計(jì)算出血泵的標(biāo)準(zhǔn)溶血指數(shù)。通過(guò)同國(guó)內(nèi)外其他血泵進(jìn)行對(duì)所開(kāi)發(fā)的血泵的溶血性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)；同時(shí)檢測(cè)分析了血泵出口壓力及血泵進(jìn)出口溫度的變化情況，并在實(shí)驗(yàn)后對(duì)整套