膀胱動(dòng)力泵虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)及其特性研究.pdf

1、人體控制排尿的中樞神經(jīng)或周圍神經(jīng)受到損害后會(huì)引起膀胱排尿功能障礙,為解決病人的膀胱排尿功能障礙問題,采用體外電磁驅(qū)動(dòng)膀胱動(dòng)力泵輔助排尿成為一種有效方法。膀胱泵是一種新型的以體外電磁力驅(qū)動(dòng)膀胱實(shí)現(xiàn)排尿的動(dòng)力裝置,其基本原理是電磁鐵吸引永磁體,產(chǎn)生磁場(chǎng)吸力以驅(qū)動(dòng)柔性帶,增加膀胱內(nèi)壓,實(shí)現(xiàn)膀胱排尿。為了提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率,降低研發(fā)成本,縮短開發(fā)周期,本論文設(shè)計(jì)了膀胱動(dòng)力泵虛擬樣機(jī),并以該樣機(jī)為基礎(chǔ),對(duì)膀胱泵的電磁驅(qū)動(dòng)特性和排尿特性進(jìn)行了仿真研

2、究。
　　 本課題主要完成內(nèi)容如下:
　　 1)根據(jù)膀胱動(dòng)力泵的工作原理及人體生理特點(diǎn),確定了膀胱動(dòng)力泵驅(qū)動(dòng)特性和排尿動(dòng)力特性的影響參數(shù)。
　　 2)依據(jù)上述影響參數(shù),應(yīng)用Solidworks軟件建立了膀胱動(dòng)力泵虛擬樣機(jī)參數(shù)化三維CAD模型。
　　 3)選用ADPL命令流編寫了參數(shù)化的程序,實(shí)現(xiàn)了虛擬樣機(jī)有限元模型的建立與分析,包括導(dǎo)入了CAD模型、參數(shù)化劃分了網(wǎng)格、參數(shù)化定義了材料、參數(shù)化定義了載荷和邊

3、界條件、設(shè)定了物理環(huán)境、求解和分析了電磁-結(jié)構(gòu)耦合和流體-結(jié)構(gòu)耦合,并完成了后處理。
　　 4)基于建立的虛擬樣機(jī),完成了控制參數(shù)(電流 I)和結(jié)構(gòu)參數(shù)(永磁體與鐵芯垂直相對(duì)距離從永磁體與鐵芯水平相對(duì)距離B、永磁體數(shù)量N、永磁體與電磁鐵鐵芯相對(duì)角度D、永磁體間距C、永磁體厚度E)對(duì)電磁力F、膀胱壓力P、最大尿流率q影響的仿真試驗(yàn)與分析。
　　 研究結(jié)果表明:增加電磁鐵驅(qū)動(dòng)電流和永磁體厚度有利于提高電磁力、膀胱壓力和最大尿

4、流率；永磁體與電磁鐵垂直相對(duì)距離、永磁體與電磁鐵夾角的增大會(huì)減小膀胱壓力和最大尿流率；合理選取永磁體間距、永磁體與電磁鐵水平相對(duì)距離有利于改善初始狀態(tài)下電磁力、膀胱壓力和最大尿流率；永磁體數(shù)量從兩塊增加到三塊對(duì)最大尿流率影響較小,但有利于改善膀胱動(dòng)力泵工作連續(xù)性。
　　 本文設(shè)計(jì)的虛擬樣機(jī)能夠直觀地反應(yīng)膀胱動(dòng)力泵模型的形狀,可以模擬在膀胱動(dòng)力泵輔助下膀胱排尿的運(yùn)動(dòng)過程,并能夠?qū)Π螂讋?dòng)力泵在各種工況下的驅(qū)動(dòng)特性和排尿動(dòng)力特性進(jìn)行仿