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《哈尔滨工业大学》 2016年
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离心式人工心脏泵血流动力学特性分析与优化研究

李卫东  
【摘要】:随着人们生存压力的增大,心脏病患者数量逐年增加。目前对于心脏病的治疗主要依靠药物维持和换心手术,其中药物维持极其昂贵,而且药物维持并没有从根本上解决心脏病问题,供体严重短缺也使得换心手术受到限制。安装人工心脏作为一种新的心脏病治疗手段,具有无需等待供体,费用低等优点,给广大心脏病患者带来福音,因此人工心脏具有良好的应用和发展前景。良好的血液相容性是是人工心脏应用的前提,血流动力学特性决定了人工心脏泵的血液相容性,因此研究和改善人工心脏泵的血流动力学特性对于提高其血液相容性具有十分重要的意义。针对第三代离心式液力悬浮人工心脏泵,本文采用数值模拟的方法对心脏泵泵体的血流动力学特性以及其结构的改进对血流动力学性能的影响进行研究。基于离心式旋转机械的理论与人工心脏的基本要求,建立离心式人工心脏泵流场三维模型,并通过仿真计算水力性能,验证所建立的模型是否符合人工心脏的基本工作要求。结合流场分析与溶血数值化分析,建立两者之间相互描述的关系,进而对血流动力学特性进行分析。根据流场分析所发现的紊乱流动问题,提出优化方案,并基于血液相容性对人工心脏泵结构进行优化研究。根据仿真分析结果,人工心脏泵流场中叶轮出、入口及隔舌处易出现紊乱复杂的流动现象,易引起溶血及血栓的发生;合理的控制输入流量及转速,避免在流量相对过大或过小以及转速相对过大的工况下运行,可以保证人工心脏泵具有更好的血液相容性;在叶轮入口处合理地增设导流锥,可以对流场起到优化的效果,从而提高人工心脏泵的血液相容性。血流动力学性能直接决定了人工心脏泵的可靠性,结构参数的改变会使泵体的血流动力学特性发生变化。所以,研究离心式人工心脏泵的血流动力学特性及泵体结构改进对血流动力学的影响对第三代人工心脏的进一步研究与发展具有重要的意义。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:R318.1;TH38

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