轴流式血泵水动力特性和生物相容性的数值模拟

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两级轴流血泵结构设计与性能仿真的开题报告

两级轴流血泵结构设计与性能仿真的开题报告
1.选题背景和意义：
随着科学技术的不断进步，心脏和血管疾病等疾病已经成为世界范围内的一个重要的健康问题。

为了有效地治疗这类疾病，需要采取适当的手段来帮助患者。

其中之一就是采用机械辅助循环系统。

机械辅助循环系统是一种将药物辅助治疗与机器辅助治疗相结合的手段。

机械辅助循环系统可以以替代心脏或心肌助力器的形式来保持身体的氧气供应。

针对这类系统，液压技术和空气动力技术已经成为关键技术。

目前，血泵的设计和研究已经成为了机械辅助循环系统研究的核心之一。

在这方面，轴流血泵成为了一种非常有前途的血泵类型。

轴流血泵具有结构简单、转速高、产生的气体少、能够产生高水平的血流等优点。

在适当的设计和优化下，轴流血泵的性能将会更好。

2.研究内容和方法：
本文将研究两级轴流血泵的结构设计和性能仿真。

该血泵将采用轴对称结构。

在设计过程中，需要考虑不同的参数，包括叶片数、叶片倾角和外部轮廓等。

在设计完成之后，将采用计算流体力学（CFD）来模拟血泵的性能。

通过计算流体力学的仿真，可以预测血泵的性能和流量特性。

3.预期结果和意义：
预计通过本研究，可以设计出性能更好的两级轴流血泵。

该血泵将具有更高的效率和更好的流量特性。

通过血泵的设计和仿真，可以为机械辅助循环系统的研究提供一种新的技术手段。

这项研究将为机械辅助循环系统的实现和发展提供更好的技术支持。

轴流式血泵系统的设计研究的开题报告

轴流式血泵系统的设计研究的开题报告一、研究背景目前，全球范围内心衰、心肌梗死、心脏瓣膜疾病等心血管疾病患者人数不断增加，需要进行心脏手术治疗。

而心脏手术所使用的血泵则是必不可少的器械之一。

传统的血泵系统存在着多种问题，如机械故障率高、体积庞大、运转噪音大、使用寿命不够长等问题。

因此，研究一种稳定性好、体积小、使用寿命长的血泵系统显得格外重要。

二、研究内容和目标本研究旨在设计一种轴流式血泵系统，并对其性能和可靠性进行验证。

具体研究内容如下：1. 轴流式血泵的设计方案：包括血泵的结构设计、流道设计、转子设计等。

2. 轴流式血泵的制造和装配：根据设计方案，选择合适的材料和制造工艺，将血泵制造并进行装配。

3. 血泵系统性能测试：对血泵系统实施动态试验，测量血流量、压力、温度等性能指标，并对测试结果进行分析和评估。

4. 血泵系统可靠性评估：运用可靠性工程方法，评估血泵系统的可靠性和寿命，并提出改进措施。

三、研究方法和技术路线1. 研究方法：本研究采用实验研究和理论计算相结合的方法，先设计轴流式血泵的结构和流道，进行数值仿真分析，然后制造血泵并进行性能测试。

最后，使用可靠性工程方法，对血泵系统进行可靠性评估。

2. 技术路线：本研究的技术路线为：轴流式血泵设计方案确定→数值仿真分析→制造和装配→性能测试→可靠性评估。

四、研究创新点和意义1. 创新点：轴流式血泵具有体积小、运转噪音低、使用寿命长、稳定性好等优点，本研究在其设计和制造方面将引入更先进、更具创新性的技术，如CFD计算、精密加工等，提高轴流式血泵系统的性能和可靠性。

2. 意义：研究一种性能更加优越、寿命更长的血泵系统，有助于提高心脏手术的安全性和成功率，能够减轻患者的痛苦，促进医疗事业的发展。

五、预期成果和进度安排本研究预期取得以下成果：1. 设计一种稳定性好的轴流式血泵系统。

2. 制造和装配成功一台轴流式血泵。

3. 对血泵系统进行性能测试，并对测试结果进行分析和评估。

生物医学工程中心血液流动力学仿真研究

生物医学工程中心血液流动力学仿真研究近年来，生物医学工程领域中的血液流动力学仿真研究已经取得了显著的进展。

利用计算仿真的方法，科研人员可以深入研究血液在人体内的流动特性，探索疾病的发生机制，并为治疗方案的优化提供指导。

本文将介绍生物医学工程中心血液流动力学仿真研究的相关内容。

血液流动力学仿真研究是通过建立生物流体动力学模型，对血液的流动状态进行模拟和分析的科学研究领域。

模型的建立需要考虑多种因素，如血液的黏性、流速、压力梯度、管道的形状、管壁的材质等。

通过改变不同因素的数值，可以模拟不同病理条件下的血流情况，进而预测病变的发生、发展以及针对性的治疗措施。

生物医学工程中心的研究团队将血液流动力学仿真应用于多个领域，包括心脑血管疾病、肿瘤血管学、器官移植、生物材料等。

其中最具影响力的研究之一是心脑血管疾病领域的仿真研究。

通过建立心血管系统的模型，可以对动脉硬化、动脉瘤、心脏瓣膜疾病等疾病进行仿真分析，为临床医生提供判断和治疗的依据。

研究人员还可以通过模拟手术操作，评估不同手术方案的可行性和效果。

除了心脑血管疾病，生物医学工程中心血液流动力学仿真研究还在肿瘤血管学领域有着广泛的应用。

现如今，抗血管生成药物已成为癌症治疗的重要手段之一。

研究人员通过建立肿瘤血管的仿真模型，可以评估不同药物对肿瘤血管的作用效果，指导临床医生制定个体化的治疗方案。

此外，仿真模型还可以模拟药物在肿瘤组织内的输送情况，评估治疗方案对肿瘤灶的覆盖程度，为临床提供更准确的治疗指导。

器官移植也是生物医学工程中心血液流动力学仿真研究的重要领域之一。

器官损伤和功能障碍是许多疾病的主要原因，而器官移植是目前唯一的治疗手段之一。

通过建立器官的仿真模型，可以模拟移植手术中器官与血液的相互作用，评估移植后器官的功能恢复情况，优化手术方案，提高移植成功率。

另外，在生物医学工程中的材料研究中，血液流动力学仿真也扮演着重要的角色。

生物材料的选择和设计对于器械和植入物的耐久性和安全性有着直接的影响。

大间隙磁力驱动血泵动力学特性研究(小论文)

２００６ＡＡ０２Ｚ４Ｅ８）；国家自然科学基金资助项目（５０７７５２２３，５０８７５２６６）；教育部基金项目：国家８６３高技术研究发展计划专项经费资助项目（２００７０５３３１２５）；湖南省教育厅资助项目（０８Ｃ１３８）博士学科点专项基金资助项目（１９８５ —），男，湖南郴州人，硕士研究生，研究方向：机械设计及理论。作者简介：刘志坚（
（４）
∫ ∫
－ｌ２
ｌ２
ｄｘ
ｒｃｏｓ θ １ｒｃｏｓ θ ２
（ｙＭＢｙ＋ｙＭＢｚｔａｎ θ）ｄｙ
（１）
ｒ１ — — — 永磁体外径；式中：ｒ２ — — — 永磁体内径；ｌ— — — 永磁体轴向长度； — — 永磁体的转角； θ— Ｍ— — — 永磁体磁化强度；Ｂｙ，Ｂｚ — — — 主磁体产生的空间磁场位于（ｘ，ｙ，ｚ）处ｙ方向和ｚ方向的分量。
（２）
２）求解对应转速下的血泵负载，由式（再通过数值拟合得到Ｔ０和Ｃ，即可得到血泵负载力矩模型。２］，又根据文献［匀速运转情况下，血泵转子的负载力矩等于驱动力矩，忽略泵的功率损失，则血泵的输入功率等于输出功率，即：
ＴＬ · ｎ＝Ｑ ·ρｇ（ｈ＋ｈｆ＋ｈｍ＋ｈｖ）６０
２．２．２摇负载力矩估算实验
３），ｈｍ及ｈｖ，利用公式（结合实验数据计算ｈｆ，即可得到对应ｎ下的ＴＬ。
主要实验仪器及实验条件：主磁体，直流稳压电源，单片机控制系统及功率放大电路，实验台。实验装置布局图如图４所示。
在主磁体和永磁体参数确定后，系统驱动力矩只Ｉｘ，ｙ，ｚ（３与驱动电流和永磁体空间位置即耦合距离）ｘ＝ｙ＝０ｍｍ。个方向的偏移量有关，调节Ｉ＝１６Ａ，１）计算驱动力矩，根据式（可得到驱动力矩随血泵转子转角的变化规律。为便于研究，取驱动力矩在血泵，转子转动每圈内的平均值（平均驱动力矩）求解得到耦４０，５０，６０ｍｍ时的平均驱动力矩分别为合距离在３０，０．６７３，０．４６６，０．３２０，０．２０１Ｎ·ｍｍ。２．２摇负载力矩估算２．２．１摇负载力矩估算原理

一种轴流式血泵的水力性能研究及溶血预测

一种轴流式血泵的水力性能研究及溶血预测龙浩;云忠【摘要】血泵运转时其内部不规则流动会对血液造成不同程度的机械损伤,从而导致溶血和血栓,严重时可能危及患者生命.流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)分析方法能够对血泵的水力性能以及溶血程度有一个较好的评估.采用流体动力学软件fluent,对设计的一种轴流式血泵进行分析,采用模型、用户自定义函数技术,在轴流式血泵内部三维流场数值模拟的基础上,探索流量与叶轮转速的关系,CFD分析结果表明,泵能够在稳定流动情况下在6400 r/min转速下能够产生5 L/min的流量以及100 mmHg的扬程;分析轴流式血泵内流场以及叶轮和导叶表面的剪应力分布,并利用粒子追踪法获取细胞的流动轨迹,并根据建立一种轴流式血泵的溶血数学模型阐述轴流式血泵溶血性能,研究结果可作为轴流式血泵的结构设计和降低溶血的重要依据.制作了泵的实体,导叶与叶轮采用航空铝合金制作,外壳采用透明的有机玻璃.采用不同的工况对泵的水力性能进行了测试,流体介质采用甘油与水按一定比例混合的溶液,使之黏度与人体的血液接近,结果表明CFD分析和实验结果能较好地吻合.【期刊名称】《机械工程师》【年(卷),期】2016(000)008【总页数】6页(P10-15)【关键词】人工心脏;轴流式血泵;溶血;CFD【作者】龙浩;云忠【作者单位】中南大学机电工程学院,长沙410083;中南大学机电工程学院,长沙410083【正文语种】中文【中图分类】TH778冠状动脉疾病、高血压及心肌病常常会导致心脏功能下降和充血性心力衰竭（Congestive Heart failure，CHF）。

晚期CHF的治疗是个非常棘手的问题，被认为是不可逆转的，因此也悲观地称之为终末期心衰。

心室辅助装置又称人工心脏，是一种治疗这种终末期心衰的有效手段。

但这种装置在植入人体之前，有许多问题需要解决，包括在特定的扬程下，能够产生特定的扬程、制作材料的相容性以及泵运转过程中对溶血影响的程度等等。

心衰脉动过程两级轴流血泵溶血数值模拟

研究．
第１期
周冰晶，等心衰脉动过程两级轴流血泵溶血数值模拟
２９
ｃｙｃｌｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｕｍｐｔｒａｎｓｉｅｎｔｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｆｌｏｗｒａｔｅｃｕｒｖｅｉｓａｃｌｏｓｅｄｌｏｏｐｉｎｏｎｅｃａｒｄｉａｃｃｙｃｌｅｄｕｅｔｏｔｈｅｉｎｅｒｔｉａｏｆｔｈｅｂｌｏｏｄｐｕｍｐ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｔｈｅｈｅｍｏｌｙｓｉｓａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｅｘｈｉｂｉｔａｓｉｍｉｌａｒｖａｒｉａｔｉｏｎｔｒｅｎｄｉｎｏｎｅｃａｒｄｉａｃｃｙｃｌｅ，ｔｈｅｆｌｏｗｒａｔｅｉｓｉｎａｎｏｐｐｏｓｉｔｅｖａｒｉａｔｉｏｎｔｒｅｎｄ．Ｉｎｓｕｍｍａｒｙ，ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｍｕｌｔｉｓｃａｌｅｍｏｄｅｌｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏｅｓｔｉｍａｔｅｔｈｅｈｅｍｏｌｙｓｉｓｏｆａｂｌｏｏｄｐｕｍｐｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｐａｔｉｅｎｔｗｉｔｈｈｅａｒｔｆａｉｌｕｒｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｗｏｓｔａｇｅａｘｉａｌｆｌｏｗｂｌｏｏｄｐｕｍｐ；ｈｅｍｏｌｙｓｉｓ；ｃａｒｄｉａｃｃｙｃｌｅ；ｈｅａｒｔｆａｉｌｕｒｅ；ｍｕｌｔｉｓｃａｌｅｍｏｄｅｌ
ＮｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｎｈｅｍｏｌｙｓｉｓｉｎｄｕｃｅｄｂｙｔｗｏｓｔａｇｅａｘｉａｌｆｌｏｗｂｌｏｏｄｐｕｍｐｄｕｒｉｎｇｐｕｌｓａｔｉｎｇｈｅａｒＡＮＧＧｕｉｊｉｅ１，ＪＩＮＧＴｅｎｇ１，ＷＡＮＧＨａｏ１，ＨＥＺｈａｏｍｉｎｇ１，２
（１．ＮａｔｉｏｎａｌＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＰｕｍｐｓ，ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ２１２０１３，Ｃｈｉｎａ；２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｅｘａｓＴｅｃｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌｕｂｂｏｃｋ，Ｔｅｘａｓ７９４０９，ＵＳＡ）

微型轴流式血泵的应力场仿真分析

Ｏｙ
因为实体模型比较复杂，同时为了避免在网格划分时产生网格尺度的大差异，以建模的时候对实体结构进行了相应的所
砌：）
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（４）
；，一般
等效简化处理。略去了血泵叶片中的一些过渡圆角、倒角等次要的结构。采用三维ＣＤ软件ＵＡＧ建立出血泵的几何模型，如图２
科技情报开发与经济
文章编号：０ — ０３２１）４０７— ４１５６３（０１３－１８００－
ＳＩＴＣＦＲＡＩＮＤＶＬＰＮＣ－ＥＨＩＯＭＴＯＥＥＯＭＥＴ＆ＥＯＯＹＮＣＮＭ
２１年０１
第２卷１
第３期４
被激活后聚集沉淀在血泵与血液的接触表面，影响血液流通；溶
血现象是指血红细胞受到破坏，破裂后的血红蛋白游离于血浆
中，从而降低血液的质量，响人体供血。这两种现象都会导致影生理紊乱，严重时危及生命，因此解决这两个问题一直是人工血
泵研究者努力的方向。经过研究发现，这两种现象都是由流场切应力引起，而流体切变流动中主要分为牛顿切应力和雷诺切应力，即是我们常说的层流和湍流切应力。并且，也研究者们进一步证实了湍流切应力才是血溶和血栓产生的主要原因，因此在流场中避免产生不规则的二次流动成为提高血泵性能的关键所在。本文侧重研究了此轴流式血泵的切应力场，通过对切应力场图３轴流式血泵网格模型图
收稿日期：０１１－５２１－０２
微型轴流式血泵的应力场仿真分析
焦南鸿，贾月梅，张露

运用三维数值模拟对人工心脏轴流血泵的设计和改进

ＤｉｉｌＳｍｕａｉｎｏｔｖｌｐｅｔｏｉｌＢｌｏｍｐｏｒｉｄａｅｒｇｔｉｌｔｏｔｈｅＤｅｅｏｍｎｆＡｘａｏｄＰｕａｆｒＡｔｉｆｌＨａｔ
ＺＨＡＮＧｎ＇Ｙａ
（ｍａｏｉｄ＆Ｃｒｉａｃｌｒｍｔｕ，ｅｉｎｎＭｄｃｌｏｅｅｈｎｓＡａｅｙｏｄａｃｎｅ，Ｂ／ｇ１０３）ＦｖｉｓｕＨｐａｄｏｓａｉｅＰｋｎＵｉｅｉｌｇ，ＣｉｅｃｄｍｖｕｌｔｔｇｏａＣｌｅｆＭｅｉｌｉｃｃＳｅｓｄｉＯＯ＂ｎ７
ＸＵＥＳｎ３ｏｇ
ＧＵＩＸｉｇＭｉ３ＨＵＳｅｇＳｏｎ．ｎｈｎ．ｈｕ＇
ＳｎＳｎ２ＺＵＮＨａ．ｏｇＨＵａ．ｎ２ＸｉｏＤｏｇ
（ｅａｃｅｔｆｒＣｒｏａｃｌｅｅｅａｖｄｉ，ｅ＇ｇ１０３）ＲｓｒＣｎｒｏａｄｖｓｕｒＲｇｎｒｔｅｅｈｅｉａｉＭｅｉｎＢＯ００７ｃｅｉｎ
Ａｓａｔｂｔｃ：ＯｂｅｔｅＴｅｉｎｅｅｏｌｄｐｍｐｏｆｖｎｒｕａｓｉｔｅｉｅ．ＭｅｈｄＴｒｕｈｒｊｃｉｏｄｓｎａｄｄｖｌｐｂｏｕｓｆｒｌｔｅｔｃｌｒａｓｖｃｓｖｇｏｅｉｓｄｔｏｓｈｏｇａｔ￣ｓｌｔｎｏｏｎａｙｓｐｒｔｎｌｗｒｖｒａｉｅｆｗｐｔｙｔｅＮｍｃｏｗｒ，ｗｄｓｎｄｔｅｉ￣ｉａｉｆｂｕｄｒｅａａｏ，ｆｅｅｓｌｎｔｏａｈｂｈｕｅａｓｆａｅｅｒｅｉｅｍｕｏｉｏｈｌｔｅｇｈ

两级轴流血泵CFD性能仿真

２０１３年７月第４１卷第１３期
机床与液压
ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳ
Ｊｕ１．２０１３
Ｖｏ１．４１Ｎｏ．１３
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１— ３８８１．２０１３．１３．０４３
ｔｗｏ－ｓｔａｇｅａｘｉａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．ＴｈｅｆｒｏｎｔｉｍｐｅＮｅｒｗａｓｄｅｓｉｎｅｇｄｔｏｈｅｌｉｃｏ・ａｘｉｌａｓｔｒｕｃｔｕｒｅｂｙｕｓｉｎｇｏｎｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎｌｆｏｗｔｈｅｏｒｙａｎｄｔｈｅｒｅａｒｉｍ—
两级轴流血泵ＣＦＤ性能仿真
李涛，赵慧
（武汉科技大学机械自动化学院，湖北武汉４ பைடு நூலகம் ００８１）
摘要：为了降低血泵转速，提高其溶血性能，将血泵设计为两级轴流式结构，其中前级叶轮采用一元流动理论设计为螺旋轴流结构，后级叶轮采用流线法设计为传统轴流结构。利用计算流体力学（ＣＦＤ）的方法，对血泵的扬程、流量及其内部血液的流场、应力等分布情况进行了仿真分析。结果表明：血泵最大应力主要出现在其人口和出口处，且后级叶轮在前级叶轮的影响下，其入口处的最大应力明显减小。在相同条件下，两级血泵与普通血泵相比，其最大应力可明显降低。关键词：两级轴流血泵；一元流动理论；流线设计法；ＣＦＤ仿真分析

轴流式循环泵非常工况下的性能预测

泵作为阻力元件时，情况要比弯管、阀门等复杂得多。如果仅仅是供电中断，那么叶轮仍然可以转动，其阻力系数将与转速有关。如果是由于机械故
障导致叶轮卡死不能转动。其阻力系数与叶轮转动
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的情况又大不相同。同时，其阻力系数的值还与叶
轮叶片的位置有关。
方法获得的。目前，也越来越多地用数值计算的方法获得泵的性能参数。
水力损失
数值模拟
有一些流体动力系统，除了对泵的正常工作性能有要求之外，泵在非正常工作状态下的特性对系统的工作也有很大的影响。例如，当电动机失电
后，泵在系统中就成为一个阻力，而不再是一个动力
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图６水力损失与流速的关系（叶轮转动）
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与前节相同，在给定的流量下进行计算，计算
茎；船；计盖；流量分别取为Ｑ、ｑ２和ｑ３Ｑ为额定；善）要／／（流量主至，
叶轮内的阻力大。而且，导叶出口的流态还必将影响
后面的管路内的流态。
６７６
飞逸转速（／ｉ）ｒｒｎａ水力损失
２０００７０８．９
１０００１８１．０
０８６．０
３２叶轮不转８．８８
０４６．９
０４９．９５
的能力。

轴流式血泵黏弹性流体水动力特性数值模拟

ｐｏｉｎｔｅｃｅｒｎｅｇｐｂｔｅｈｏｏｎｈｕｈｌａｄｉｈｉｌｗａｓｇｒｆｅｉｈｌａａｃａｅｗｅｎｔｅｒｔｒａｄｔｅｐｍｐｓｅｌｎｎｔｅｍａｎｆｌｏｐｓａｅｗｅｅａｈｅｅ．Ｉｉｏｎｈｔｔｅｈａｉｅｏｈｑｅｕｏｕｉｎｏｎｈｎｇｍｔ．６ｒｃｉｖｄｔＳｆｕｄｔａｈｅｄｒｓｆｔｅａｕｏｓｓｌｔｏｆＸａｔａｕｗｉｈ００ｉｏｃｎｒｔｎｉｉｈｒｔａｈｔｏｔｒａｈａｌｗａｅａｄｓｍｅｒｔｔｇｓｅ￣，ｗｉｎｃｎｅｔａｉｈｇｅｈｎｔａｆｏｓｗａｅｔｔｅｓｍｅｆｏｒｔｎａｏａｉｐｅｎｔｈａｍａｉｍｉｆｒｎｅｏ５，ａｄｔｅｃｌｕａｉｎｒｓｌｓａｒｅｗｅｌｔｈａｕｅａａｘｍｕｄｆｅｅｃｆ３ｎｈａｃｌｔｏｅｕｔｇｅｌｗｉｔｅｍｅｓｒｄｄｔ．Ｔｈｈｅ
体扬程高于水的扬程的物理原因．关键词：黏弹性流体肛￡型；模轴流式血液泵；数值模拟
中图分类号：ＴＨ３２文献标志码：Ａ１
文章编号：２３９７２１）ｌ０８００５ —８Ｘ（００ｌ一２－５０
ＮｕｅｉａｉｕａｉｎｏｓｏｌｓｉｕｄＨｙｒｄｎｍｉｓｉｍｒｃｌＳｍｌｔｏｎＶｉｃｅａｔｃＦｌｉｄｏｙａｃｎａｉｌＢｌｏｍｐｎＡｘａｏｄＰｕ

轴流式血泵内部流场和生物相容性的数值分析

轴流式血泵内部流场和生物相容性的数值分析朱宪然;张鸣远;刘昊南;张根广【期刊名称】《西安交通大学学报》【年(卷),期】2006(040)011【摘要】设计了一种新型磁悬浮轴流血泵,使用圆锥型磁轴承以避免由动静部件接触摩擦引起的血栓问题,其结构小巧紧凑并利于磁悬浮的实现.利用数值方法对血泵内的流场进行了模拟,加装出口导叶以改善血泵内部流场,得到了血泵的水力性能曲线及泵内压强、壁面切应力的分布.验证了转子和泵壳间的狭缝中存在与主流方向相反的逆向稳定冲刷流动,避免了狭缝内流动停滞,减少了血栓形成几率.给出了一种利用数值方法计算溶血指标的方法,并通过溶血指标的计算评价了血泵内的溶血程度,发现雷诺切应力是导致溶血的主要原因.【总页数】5页(P1290-1294)【作者】朱宪然;张鸣远;刘昊南;张根广【作者单位】西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室,710049,西安;西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室,710049,西安;西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室,710049,西安;西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室,710049,西安【正文语种】中文【中图分类】TH312;R318.11【相关文献】1.轴流式血泵水动力特性和生物相容性的数值模拟 [J], 胡其会;张鸣远;李景银;杨万英2.离心血泵内部流场数字模拟及溶血分析 [J], 张伟国;程云章;胡平3.基于CFD螺旋离心式血泵与离心式血泵内部流场的数值分析 [J], 韩伟;韩冰雪;王汉义;朱登魁;高瑞;范云照4.离心式磁悬浮血泵内部流场数值仿真 [J], 吴华春;王志强;龚高;周欣;5.基于CFD的轴流血泵内部流场的数值分析 [J], 高勇;加万里;甄彩虹;陈碧;白苗苗;李薇因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

轴流式血泵溶血数学模型的探究

轴流式血泵溶血数学模型的探究
轩艳姣;常宇;宋淼
【期刊名称】《北京生物医学工程》
【年(卷),期】2011(030)002
【摘要】溶血的定量评价对于血泵的设计和研究十分重要,而建立血泵溶血的数学模型,对于血泵溶血的预测,提高其血液相容性具有十分重要作用.本文在分析与血泵溶血相关因素的基础上,首先从能量守恒定律确定轴流式血泵叶轮驱动力的输出功可分两部分提供给血液:用于提高血液压力的能量以及用作血液溶血的能量.然后采用动力系统转矩方程和能量方程,建立血泵辅助循环溶血模型.最终建立了能够定量评价血泵在不同工作状态下(正常状态和抽吸状态)溶血程度的数学公式.本文对轴流式血泵的溶血问题提供了新的研究思路,将对血泵及其控制系统的改进提供重要的依据.
【总页数】6页(P127-131,194)
【作者】轩艳姣;常宇;宋淼
【作者单位】北京工业大学生命科学与生物工程学院,北京,100124;北京工业大学生命科学与生物工程学院,北京,100124;北京工业大学生命科学与生物工程学院,北京,100124
【正文语种】中文
【中图分类】R318.6
【相关文献】
1.一种轴流式血泵的水力性能研究及溶血预测 [J], 龙浩;云忠
2.轴流式磁悬浮血泵流场数值模拟及溶血预测 [J], 吴华春;龚高;王子彦;胡业发
3.轴流式血泵无位置传感驱动控制系统设计 [J], 巫伟强;谭建平;王帅;喻哲钦;肖智勇
4.轴流式血泵搏动性辅助的控制实验研究 [J], 刘志明;胡晓兵;李彦儒
5.基于热流耦合的轴流式血泵温升影响因素研究 [J], 陈洪欢;云忠;胡及雨
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应用CFD对人工血泵流场进行数值仿真

应用CFD对人工血泵流场进行数值仿真张宝宁;张扬军;吴玉林;孟庆国;焦立新;张锦;王奇;李佳春;李功宋【期刊名称】《中国生物医学工程学报》【年(卷),期】2002(021)001【摘要】发展人工心脏以便在某些情况下代替心脏进行供血已成为医学界的普遍要求.血泵研制和改进中所面临的主要难点之一是血液在血泵中的流动分离等复杂流动情况,对人工血泵中血液的流体动力分析是发展先进人工血泵的前提.本文应用计算机求解三维Navier-Stokes方程,对某型血泵叶片通道间内部流场进行了数值仿真.研究分析结果表明,血泵中流体具有非常复杂的流动情况.为避免流动中分离造成流体升压比下降和血细胞破坏,对通道的进口和小叶片的安放位置以及叶片高度的变化都提出了很高的要求.充分应用计算流体力学的发展来推动人工血泵的研究具有非常广阔的前景.【总页数】5页(P41-45)【作者】张宝宁;张扬军;吴玉林;孟庆国;焦立新;张锦;王奇;李佳春;李功宋【作者单位】清华大学,北京,100084;清华大学,北京,100084;清华大学,北京,100084;国家自然科学基金委员会,北京,100083;北京航空航天大学,北京,100083;北京航空航天大学,北京,100083;解放军总医院,北京,100853;解放军总医院,北京,100853;解放军总医院,北京,100853【正文语种】中文【中图分类】R318.01;O35【相关文献】1.轴流式血泵流场CFD仿真 [J], 谢雄;谭建平2.基于CFD螺旋离心式血泵与离心式血泵内部流场的数值分析 [J], 韩伟;韩冰雪;王汉义;朱登魁;高瑞;范云照3.离心式磁悬浮血泵内部流场数值仿真 [J], 吴华春;王志强;龚高;周欣;4.离心式磁悬浮血泵内部流场数值仿真 [J], 吴华春;王志强;龚高;周欣5.CFD三维流场数值仿真技术在锦屏二级水电站TBM组装洞中的应用 [J], 吴疆; 张婷因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

轴流式血泵黏弹性流体水动力特性数值模拟

轴流式血泵黏弹性流体水动力特性数值模拟胡其会;张鸣远;杨万英【摘要】将一种黏弹性流体k-ε模型应用于自行设计的轴流式血泵内流动特性的数值模拟,分析了轴流泵的水动力特性,得到了泵壳与转子间狭缝中以及叶轮流道内的紊动能和紊动能耗散率的分布规律.研究发现:在相同流量和转速条件下,质量分数为O.06%的黄原胶水溶液的扬程高于以水为工质时的相应扬程,二者最大约相差35%,且计算结果与实测数据符合良好;轴流泵内黄原胶水溶液的紊动能和紊动能耗散率均显著低于水的相应值,粗略估算每千克黄原胶水溶液的机械能损失只是水的相应值的37%,表示以黏弹性流体为工质时,泵内部的黏性耗损降低,这正是黏弹性流体扬程高于水的扬程的物理原因.【期刊名称】《西安交通大学学报》【年(卷),期】2010(044)011【总页数】5页(P28-32)【关键词】黏弹性流体k-ε模型;轴流式血液泵;数值模拟【作者】胡其会;张鸣远;杨万英【作者单位】西安交通大学能源与动力工程学院,710049,西安;西安交通大学能源与动力工程学院,710049,西安;西安交通大学能源与动力工程学院,710049,西安【正文语种】中文【中图分类】TH312血液是一种剪切稀化且具有一定弱弹性的非牛顿流体.由于非牛顿流体的流变特性复杂，绝大多数研究者在实验研究与数值计算中采用牛顿流体或牛顿流体模型[1－3].西安交通大学采用黄原胶水溶液作为血液的替代流体在一个自行设计的轴流式血液泵上进行了水动力学实验和测量，表明与牛顿流体相比，黏弹性流体对血液泵性能有显著影响[4].针对非牛顿流体，特别是黏弹性流体紊流模型的报道甚少，迄今尚无普遍接受的非牛顿流体紊流模型.Pinho等[5－6]发展了一种黏弹性流体k－ε 模型，并针对流动结构相对简单的圆管内黏弹性流体的紊流流动进行了验证计算.本文首次将该模型应用于轴流泵流动特性的数值模拟，正确地预测了轴流泵内黏弹性紊流的主要特征.1 数值模拟方法1.1 数学模型该模型将分子黏度表示为剪切率和拉伸率的函数，），采用 Bird－Carrreau模型[5]，并简化为幂率形式式中是剪切率；n＜1、p＝1时为剪切稀化流体；是拉伸率；n＝1、p＞1时为拉伸稠化流体.Pinho等[6]运用紊流理论和概率论，经过一系列的推导，将时均分子黏度表示为紊动能和紊动能耗散率的函数，即根据黄原胶水溶液的流变特性实验结果进行了流变参数拟合，拟合方法见文献[6].相应于质量分数为0.06%的黄原胶水溶液的流变参数分别为：n＝0.656 1，Kv＝0.051 4，p＝1.038 1，Ke＝1.549.测量表明，质量分数为0.06%的黄原胶水溶液与血液的流变特性接近[7]，本文均以此浓度的黄原胶水溶液为例进行讨论.由于考虑了剪切率和拉伸率对分子黏度的影响，在控制方程中会产生相应的附加项.Pinho等[5]运用量纲分析比较了控制方程中各项的大小，并进行了模化，分别得到k和ε方程如下数值模拟中，将不同于标准k－ε模型控制方程的项作为源项，k和ε方程的源项分别为本文采用FLUENT中的UDF功能，对控制方程的相关源项，以及紊流扩散系数、流体物性参数（如分子黏度和涡黏度等）和边界条件进行定义，需要调用 UDF中的INIT、ADJUST、SOURCE以及PROPERTY等宏定义.1.2 网格划分与边界条件图1为西安交通大学的轴流式血泵模型结构示意图.模型泵的圆柱形转子由一根细长轴、螺旋式叶片和圆柱状的转子实体组成，螺旋式叶片镶嵌在长轴与圆柱状转子之间，成为一个整体.叶片沿轴向有4个节距，每个节距长18mm，叶片高7mm.泵壳与转子间的狭缝宽1mm.模型泵转速在4 300～6 500r／min之间，定义雷诺数式中：D为叶轮直径，m；ω为叶轮的旋转角速度，rad／s[4].工质分别为水和黄原胶水溶液时，泵内流场Re的范围分别为8.1×105～1.2×106和2.0×105～5.8×105.图1 轴流式血泵模型结构示意图运用结构化与非结构化网格混合的多块网格划分方法对该模型进行网格划分，对近壁面区域的网格作了加密处理，以研究狭缝内以及近壁面处的流动情况[8].网格总数约为1.1×106，计算一个工况约需24h.设定入口边界条件为流量入口；出口边界上压强和速度未知，设定为自由出流边界；壁面采用无滑移条件；选用FLUENT中多参考坐标系模型，将转子上的壁面设定成与旋转坐标系的角速度大小和方向一致的旋转壁面，其他壁面设为静止壁面.近壁面采用Enhanced Wall Treatment处理方法，该法要求离壁面第1层网格y＋＜5.经验证，本文计算中的y＋均满足此条件.数值模拟过程中监控连续性方程，x、y、z方向的速度，紊动能k以及紊动能耗散率ε的残差大小，收敛判据为各残差均小于1.0×10－5.计算黏弹性流体流动特性的同时，也运用标准k－ε模型对水的相应流动特性作了计算.2 数值模拟结果分析分别计算了平均速度、脉动速度以及压强的分布情况.水和黄原胶水溶液为工质时，均在叶轮尾部产生涡旋，在狭缝内产生回流，形成冲刷流动，避免血栓形成.黄原胶水溶液的流线比较平滑，脉动速度比水的脉动速度小，涡旋形成位置后移，且涡的尺寸减小，狭缝中回流量相对减小.黄原胶水溶液为工质时比水为工质时的扬程高.2.1 扬程图2为以水和黄原胶水溶液分别作为工质时的数值模拟与实测数据的比较.可以看出，相同转速和流量条件下，工质为水时的扬程低于黄原胶水溶液的相应扬程，转速为5 334r／min、流量为10.5L／min时，二者最多约相差35%.由图还可看出，数值模拟结果与实验测量结果接近，且随着转速增大，两组数据吻合程度越来越好.2.2 紊动能图3给出了工质分别为水、黄原胶水溶液，转速为5 334r／min，流量为7.5L／min时，xz截面上泵内各处的紊动能分布情况.图中各数据截取位置分别为x0＝0mm、x1＝－22mm、x2＝－4mm、x3＝13mm和x4＝30mm（坐标和截面选取见图1）.由图可看出：狭缝内除接近转子的位置外，水比黄原胶水溶液的紊动能高，平均紊动能约高22%；叶轮流道内，除x1截面黄原胶水溶液与水的紊动能接近和稍高外，其余x2、x3和x4截面黄原胶水溶液均比水的紊动能低，平均紊动能约低32%；流道内，两种工质的紊动能都沿径向增大而增大.综合可知，在相同转速和流量下，泵内流场各区域，黄原胶水溶液的紊动能普遍低于水的紊动能.这是由于黄原胶水溶液一类的聚合物溶液，除剪切稀化外，还有弹性，在运动过程中除了雷诺应力外，又生成了另外一个附加应力，这就相对减小了雷诺应力[6].紊流依赖雷诺应力将平均流动能转化为紊动能，雷诺应力的降低将消弱紊动能生成项，使得紊动能降低.图2 数值模拟与实测水力性能对比2.3 紊流耗散图3 不同位置的紊动能比较图4 不同工质的紊动能耗散率云图图4给出了工质分别为水和黄原胶水溶液、转速为5 334r／min、流量为7.5L／min时的泵内紊动能耗散率分布云图.由图可看出，在绝大多数区域，水为工质的紊动能耗散率显著高于黄原胶水溶液为工质时的紊动能耗散率，狭缝和叶轮流道内的平均紊动能耗散率分别约相差60%和46%.紊动能耗散率与紊动速度空间导数的平方成正比，低的紊动能耗散率意味着低的紊动速度.黏弹性流体较低的紊动速度以及更为平滑的流线、涡旋区域的减小、黏性底层的增厚[6]等可能是促使黄原胶水溶液紊动能耗散率显著下降的原因.图5示出泵内各处黄原胶水溶液与水的紊动能耗散率的比较情况，各截面选取仍如图1所示.由图可看出：狭缝内紊动能耗散率在中心部分两者接近，在接近壁面处，水的紊动能耗散率则远高于黄原胶水溶液的相应值；黄原胶水溶液的耗散率曲线较为平缓.叶轮流道内，x1、x2、x3 和x4 截面黄原胶水溶液与水相比，紊动能耗散率要小，且此差距沿径向增大.紊流中，机械能在最小尺度涡时以黏性耗损的形式转变为热量，紊动能耗散率则是此损失高低的一个度量.黄原胶水溶液比水的紊动能耗散率小，说明黄原胶水溶液比水的机械能损失小，据粗略估算，折算到每千克黄原胶水溶液的机械能损失只是水的相应值的37%，低的机械能损失导致以黄原胶水溶液为工质时的扬程高，这与图2相互得到验证.当使用黄原胶水溶液为工质时，血泵的效率增高，且所需的驱动功率减小[9].3 结论本文采用的黏弹性流体k－ε模型能较好地预测轴流式血液泵内的主要紊流流动特征，并得到如下结论.（1）在相同流量和转速条件下，黏弹性流体的扬程高于以水为工质时的相应扬程，最大约相差35%，计算结果与实测数据符合良好.（2）在相同转速和流量下，在绝大部分流场区域黄原胶水溶液紊动能均比水的紊动能小.（3）在绝大多数区域，水为工质时的紊动能耗散率均显著高于黄原胶水溶液为工质时的紊动能耗散率，低的机械能损失率是导致以黄原胶水溶液为工质时扬程高的首要物理原因.图5 不同位置的紊动能耗散率比较【相关文献】[1]APEL J，PAUL R，KLAUS S.Assessment of hemolysis related quantities in a microaxial blood pump by computational fluid dynamics[J].Artificial Organs，2001，25（5）：341－347.[2]TETSUYA Y，KAZUMITSU S，AYUMI M.An estimation method of hemolysis within an axial flow blood pump by computational fluid dynamics analysis[J].Artificial Organs，2003，27（10）：920－925.[3]AMY L T，ALEZANTRINA U，PAUL E A，et putational analysis of an axial flow pediatric ventricular assist device[J].Artificial Organs，2004，28（10）：881－891.[4]朱宪然.一种轴流式血泵的设计及其非牛顿流体流动特性研究[D].西安：西安交通大学能源与动力工程学院，2007.[5]PINHO F T.A GNF framework for turbulent flow models of drag reducing fluids and proposal for a k－ε type closure[J].Journal of Non－Newtonian Fluid Mechanics，2003，114（2／3）：149－184.[6]CRUZ D O A，PINHO F T.Turbulent pipe flow predictions with a low Reynolds number k －εmodel for drag reducing fluids [J].Journal of Non－Newtonian Fluid Mechanics，2003，114（2／3）：109－148.[7]ZHANG Genguang， ZHANG Mingyuan， YANG Wanying，et al.Effects of non－Newtonian fluid on centrifugal blood pump performance[J].International Communications in Heat and Mass Transfer，2008，35（5）：613－617.[8]朱宪然，张鸣远，刘昊南，等.轴流式血泵内部流场和生物相容性的数值分析[J].西安交通大学学报，2006，40（11）：1290－1294.ZHU Xianran，ZHANG Mingyuan，LIU Haonan，etal.Numerical investigation on flow field and biocompatibility of an axial bloodpump[J].Journal of Xi′an Jiaotong University，2006，40（11）：1290－1294.[9]WHITE F M.Fluid mechanics[M].6th ed.New York，USA：McGraw－Hill，2008：720－730.。

国产轴流血泵的血液相容性特征:验证性观察

国产轴流血泵的血液相容性特征：验证性观察蔺嫦燕;吴广辉;李冰一;侯晓彤;王景;周响乐;潘红九【期刊名称】《中国组织工程研究》【年(卷),期】2007(011)048【摘要】BACKGROUND: Axial-flow blood pump is a main pump for ventricle assistance. Previous researches demonstrate that poor hemocompatibility of blood pump is an important factor for hemolysis and thrombus.OBJ ECTTVE: To design an axial-flow blood pump based on previous kinds of blood pumps through changing whole appearance and impeller shape of the pump by using Computer-Aided Design CAD) and Computational Fluid Dynamics (CFD), and manufacture it successfully.DESIGN: Rationality of theoretical design was verified by practical tests.SETTTNG: Beijing Anzhen Hospital of Capital University of Medical Sciences Department of Biomedical Engineering,Beijing Institute of Heart, lung and Blood Vessel Diseases; the Faurteenth Institute of China-Aerospace Science and Industry Corporation.MATERIALS: Body of blood pump and impeller were titanium alligation, and shaft bearing was ceramic. Test in vitro was accorded to artificial ventricular assist device which was provided by Department of Biomedical Engineering, Beijing Anzhen Hospital of Capital University of Medical Sciences. Experimental goats were provided by Experimental Animal Center, Beijing Anzhen Hospital of Capital University of Medical Sciences.METHODS: Since thebeginning of 2005, a model of axial flow blood pump was designed in the 14th Institute of China-Aerospace Science and Industry Corporation base on decreasing shearing force and circulating dead bands. In the process, CAD and CFD were used to generate the geometrical data document of pump's structure, which included the figures of pump's body, shape and number of impeller's vanes, the structure and position of the guide vanes, and the size of impeller's screw-pitch. And then, NC machine tool was used for shaping. Finally, axial-flow blood pump was fixed on artificial ventricular assist device which was provided by Department of Biomedical Engineering, Beijing Anzhen Hospital of Capital University of Medical Sciences. The pump's hemodynamic output was 5 L/min and the average pressure was 13.3 kPa under the mixture of glycerin and water and fresh anticoagulation goat blood. The samples were collected at every one half hour during pumps being pumping for 4 hours. According to testing pressure output of blood pump, normalized index of hemolysis (NIH) was used to reflect content of free hemoglobin in plasma, observe thrombogenesis in pump and verify pump's hemodynamic output and vascular damaging degree.RESULTS: Shaped axial-flow blood pump included body, impeller, guide vanes, ceramic shaft bearing, export and import. The volume was 63 mL. Experimental results in vitro indicated that when the rotation speed of blood pump was 10 000 r/min, its pressure and flow output were 21.01 kPa and 6.0 L/min. The hemodynamic output might satisfy for left ventricular assistance. Surface temperature did not change obviously during successive rotation. The calculation indicated thatmost parts in blood pump showed a streaming flow. The mean NIH was (0.047±0.017) g/100 L, which was less than that of previous pumps; while, thrombogenesis was not observed in blood pump.CONCLUSTON: Axial-flow blood pump designed by using CAD and CFD can not only satisfy for the hemodynamics of a left ventricular assistant devices, but also theblood damage is milder than previous pumps. Therefore, axial-flow blood pump improves blood compatibility.%背景:轴流式血泵是用于心室辅助的主要泵型.前期大量研究结果表明血泵内的不良血液流动特性是导致溶血和血栓的重要因素.目的:在前期轴流血泵的设计图基础上,利用计算机优化技术和计算流体力学的方法,通过改变血泵整体形态及叶轮形状设计一轴流血泵,并装配成型.设计:采用加工后实际测试验证理论设计的合理性.单位:首都医科大学附属北京安贞医院-北京心肺血管疾病研究所生物医学工程研究室与中国航天科技集团总公司北京十四所.材料:血泵泵体及叶轮为钛合金材料,轴承为陶瓷轴承.体外测试用首都医科大学附属北京安贞医院生物医学工程研究室的人工心室辅助装置试验测试台.实验用羊由首都医科大学附属北京安贞医院实验动物房提供.方法:于2005年初开始,首先在中国航天科技集团总公司北京十四所,利用计算机优化技术和计算流体力学技术,基于最大限度减小剪切力和减少流动死区的原则基础上设计血泵的整体形态、叶轮数目和形状、导叶轮的结构和位置以及叶轮的螺距.然后使用数控机床加工成型.最后将轴流血泵安装到首都医科大学附属北京安贞医院生物医学工程研究室的人工心室辅助装置试验测试台上,在输出条件为5 L/min流量和13.3 kPa压力,流体介质为甘油和水混合液以及新鲜抗凝羊血的条件下,血泵运转4 h,每隔0.5 h取血样标本.这样通过测试血泵的压力流量输出,以标准溶血指数反映血浆中游离血红蛋白含量,观察泵内血栓形成情况验证血泵的动力学输出性能及血液破坏程度.结果:加工成型后的轴流血泵为泵-机一体结构,包括泵体、叶轮、导叶轮、陶瓷轴承以及进出口等,容积63mL.体外实验结果证实,当血泵运转速度为10 000 r/min时,它的压力、流量输出为21.01 kPa和6.0 L/min,其动力学输出性能可以满足患者左心辅助需求,血泵连续运转时其表面温度变化不明显.计算流场显示血泵的内部大多呈层流状态,血泵的体外测试标准溶血指数为(0.047±0.017) g/100 L,此数值远远低于以前的轴流血泵,且在血泵内部没有任何血栓形成.结论:经过CAD和CFD方法设计的轴流血泵,在满足左心辅助的压力、流量输出要求同时,血液破坏程度远远小于以前的轴流血泵,提高了轴流血泵的血液相容性.【总页数】4页(P9809-9812)【作者】蔺嫦燕;吴广辉;李冰一;侯晓彤;王景;周响乐;潘红九【作者单位】首都医科大学附属北京安贞医院-北京心肺血管疾病研究所,北京市,100029;首都医科大学附属北京安贞医院-北京心肺血管疾病研究所,北京市,100029;首都医科大学附属北京安贞医院-北京心肺血管疾病研究所,北京市,100029;首都医科大学附属北京安贞医院-北京心肺血管疾病研究所,北京市,100029;首都医科大学附属北京安贞医院-北京心肺血管疾病研究所,北京市,100029;中国航天科技集团总公司北京十四所,北京市,100076;中国航天科技集团总公司北京十四所,北京市,100076【正文语种】中文【中图分类】R318【相关文献】1.轴流式血泵水动力特性和生物相容性的数值模拟 [J], 胡其会;张鸣远;李景银;杨万英2.轴流式血泵内部流场和生物相容性的数值分析 [J], 朱宪然;张鸣远;刘昊南;张根广3.XZ-ⅡA型轴流血泵血液相容性的研究 [J], 侯晓彤;蔺嫦燕;吴广辉;李冰一;王璟4.基于多腔型压电驱动血泵血液相容性的体外观察 [J], 苏静;周磊;董景石;郭丽荣;林柏松5.轴流式血泵搏动性辅助的控制实验研究 [J], 刘志明;胡晓兵;李彦儒因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于CFD的轴流式血泵内流动特性分析的开题报告

基于CFD的轴流式血泵内流动特性分析的开题报告一、研究背景随着现代医学技术的不断发展，人工心脏泵技术在临床上的应用越来越广泛，其中轴流式血泵以其体积小、重量轻、流量大、使用寿命长等优点，逐渐成为主流。

然而，如果在设计和优化这些设备的过程中不进行详细的数值模拟和分析，可能会导致生理学和机械学之间的不相适应，进而影响设备的性能和安全，从而影响患者的生命安全。

二、研究内容本研究旨在利用计算流体力学（CFD）方法对轴流式血泵的内部流动特性进行分析，探究因不同工况条件下的流量、转速、叶片角度等参数对内部流场的影响，并进一步研究如何通过调整设备的设计参数来优化设备的性能。

具体研究内容包括以下几个方面：1.利用CAD软件建立轴流式血泵的三维模型，并进行网格划分；2.基于三维雷诺平均Navier-Stokes方程和k-ε湍流模型，利用CFD 软件对血泵的内部流动进行数值模拟和分析；3.探究因不同工况条件下的流量、转速、叶片角度等参数对内部流场的影响，研究如何通过调整这些参数来优化血泵的性能；4.利用结果对比方法验证所得结果的可靠性和准确性；5.总结研究成果，撰写论文。

三、预期成果预期成果包括以下几个方面：1.建立轴流式血泵的数值模型，模拟分析不同工况条件下的内部流动特性；2.研究不同参数对内部流场的影响，探究如何优化血泵的性能；3.得出可靠、准确的数据和预测结果，为相关的设计和制造提供理论指导和参考；4.总结研究成果，撰写高质量的论文。

四、研究方法本研究主要采用计算流体力学（CFD）方法对轴流式血泵的内部流动特性进行数值模拟和分析。

具体方法如下：1.建立血泵的三维模型，并进行网格划分；2.根据血泵内部流场的物理方程建立数值模型；3.选择适当的边界条件和数值求解算法，并使用CFD软件对血泵的内部流动进行计算；4.通过分析计算结果，得出性能指标的变化趋势和影响因素；5.利用结果对比方法验证所得结果的可靠性和准确性。

主动脉穿刺型轴流血泵折边结构叶轮的数值模拟及溶血分析

主动脉穿刺型轴流血泵折边结构叶轮的数值模拟及溶血分析荆腾;潘爱娣;顾发东;王秀礼
【期刊名称】《排灌机械工程学报》
【年(卷),期】2024(42)2
【摘要】为解决血泵因叶顶间隙泄漏而造成溶血和血栓等问题,引入了一种折边不等间距叶轮,采用计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)进行内部流场的数值模拟,并与非折边不等间距叶轮及折边等间距叶轮进行对比分析,研究了它们的内流场动力学特性和血液相容性.结果表明:折边叶片结构血泵避免了叶顶间隙泄漏流的产生,同时折边不等间距叶轮减少了叶轮入口和出口处的回流和涡流,流道内整体切应力低于其他2种叶轮;3种叶轮的溶血指数HI均满足血泵的溶血设计指标,其中,折边不等间距叶轮血泵壁面切应力在0~150 Pa的占比达96.84%,曝光时间相对集中且满足人工血泵设计要求,溶血指数较非折边不等间距叶轮血泵下降了3.50%,较折边等间距叶轮血泵下降了12.50%,溶血性能最优.提出的折边不等间距叶轮血泵可有效降低红细胞破损概率,减少溶血和血栓的发生,可为轴流血泵的结构设计和优化提供一定参考.
【总页数】9页(P109-117)
【作者】荆腾;潘爱娣;顾发东;王秀礼
【作者单位】江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】R318
【相关文献】
1.微型轴流血泵溶血的数值模拟
2.轴流血泵叶轮结构仿真优化分析
3.心衰脉动过程两级轴流血泵溶血数值模拟
4.基于ESPRIT的叶轮五轴加工策略分析——以龙岩九龙泵业公司某型叶轮为例
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基于多相流的轴流血泵流场分析及溶血指数预测

基于多相流的轴流血泵流场分析及溶血指数预测王带领;谭建平;喻哲钦【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(049)008【摘要】为研究血泵内部血细胞分布规律及溶血预测方法,以自制轴流血泵为例,应用多相流分析方法,采用多重参考坐标系法(MRF)等技术建立数值分析模型,并通过体外循环实验验证模型的有效性.进一步分析血泵内部血细胞浓度、速度、压力等的分布规律,得到血细胞破坏区域和一般规律.根据优化的溶血模型对血泵的溶血性能进行评估,在此基础上提出溶血实验指标标准溶血指标(NIH)与溶血预测值之间的转换关系.研究结果表明:血细胞在血泵内部不是均匀分布,叶轮处有明显分离现象;血泵内部剪切应力在200 Pa以下的区域的体积分数约为98.6％,高剪切应力主要位于叶轮顶部和外壳的间隙处;在剪切应力为常数时,优化的溶血预测模型和Giersiepen实验得到的溶血模型相符合;采用优化模型计算得到血泵平均溶血预测值0.0057,具有较好的溶血性能.【总页数】7页(P1929-1935)【作者】王带领;谭建平;喻哲钦【作者单位】中南大学机电工程学院,湖南长沙,410083;中南大学机电工程学院,湖南长沙,410083;中南大学机电工程学院,湖南长沙,410083【正文语种】中文【中图分类】TH312【相关文献】1.一种轴流式血泵的水力性能研究及溶血预测 [J], 龙浩;云忠2.轴流式磁悬浮血泵流场数值模拟及溶血预测 [J], 吴华春;龚高;王子彦;胡业发3.基于CFD的轴流血泵内部流场的数值分析 [J], 高勇;加万里;甄彩虹;陈碧;白苗苗;李薇4.基于矩形流道流场分析及气动实验的轴流风机结构参数优化设计 [J], 黄海鸿;陆月星;柯庆镝;吕岩5.流线型轴流血泵内部流场与溶血分析 [J], 朱来来;张锡文因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。