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结构参数对锥形螺旋血泵性能影响的研究

刘世昌  
【摘要】:锥形螺旋轴流血泵是目前世界上应用比较广泛的一种人工心脏辅助装置。其驱动装置为电磁驱动,即采用直流通电线圈产生的磁场与转子内的永磁体共同作用使转子旋转,取消导线穿引。由于不需要导线穿入身体,因此能大大降低人体机能感染,同时,锥形轴流血泵还有机械磨损小,能效比高等优点。 21世纪高速发展的计算机技术配合以日趋成熟的数值计算技术,对人工血泵的研究提供了很大的帮助。因此完全可以利用先进的计算机仿真技术模拟血泵的输出特性,大大节省研究时间和研制成本。并且,用数值计算方法来研究血泵内部的流场分布已能取得很好的效果。本文针对锥形螺旋轴流血泵泵血流量、压强性能有待提升的问题,采用数值模拟、理论分析和试验分析相结合的方法对血泵的结构进行分析研究,找出血泵结构对血泵性能影响的规律,为以后血泵结构的研究打下基础。 本文研究的血泵结构主要包括以下几个方面:转子叶片数、转子螺距、转子锥度、进出口导轮叶片形状和进出口导轮叶片数。研究的血泵性能参数主要包括:血泵泵血压强、血泵流量和血泵内部流场分布。首先,对不同结构参数的血泵进行建模、划分网格、设置参数,采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,简称CFD)仿真软件,对不同结构参数的血泵进行数值模拟。其次,根据数值模拟结果分析对比得到不同血泵结构参数对血泵性能的影响规律,优选最佳结构参数。最后,基于对比分析优选的最佳结构血泵样机,搭建实验平台,测试血泵泵血情况,对流量、压强等性能参数进行测试和分析。


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