離心式心臟泵內(nèi)部流場(chǎng)的定常與非定常數(shù)值模擬.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，應(yīng)用人工心臟泵代替自然心臟的心臟病患者越來越多。離心式心臟泵作為一種新型的人工心臟泵，具有體積小、可靠性高，對(duì)血液破壞性小等優(yōu)點(diǎn)，它的研究對(duì)心臟泵的發(fā)展有很重要的作用。
　　 本課題利用CFD軟件對(duì)采用一元理論設(shè)計(jì)方法所設(shè)計(jì)的離心式心臟泵進(jìn)行定常和非定常數(shù)值計(jì)算，模擬和分析了離心式心臟泵內(nèi)部流場(chǎng)的分布，研究了泵內(nèi)部流動(dòng)的特殊規(guī)律和流動(dòng)機(jī)理。分別用定常和非定常的方法模擬分析了離心式心臟泵在不同轉(zhuǎn)速和

2、流量下的內(nèi)流場(chǎng)的壓力場(chǎng)、速度場(chǎng)、速度矢量和切應(yīng)力等的分布，為離心式人工心臟泵提高性能以及抗血栓和溶血提供了依據(jù)。
　　 本文綜合分析了國(guó)內(nèi)外人工心臟泵的研究現(xiàn)狀，并闡述了CFD的基本理論，介紹了CFD軟件模擬過程中所用到的模型及數(shù)值計(jì)算方法。利用PRO/E軟件建立三維流道實(shí)體模型，將三維流道實(shí)體模型導(dǎo)入網(wǎng)格劃分軟件ICEM，利用四面體非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格分別對(duì)吸入室、葉輪、蝸殼以及回流區(qū)進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并分析了網(wǎng)格數(shù)量及質(zhì)量對(duì)數(shù)值解的影響

3、。利用CFD軟件FLUENT對(duì)得到的四部分網(wǎng)格文件進(jìn)行合并，設(shè)置流場(chǎng)計(jì)算的參數(shù)和邊界條件，采用RNGk-ε湍流模型和壓力耦合的SIMPLEC算法求解方程，實(shí)現(xiàn)了人工心臟泵流場(chǎng)的定常和非定常數(shù)值模擬。
　　 對(duì)不同工況下的心臟泵進(jìn)行定常數(shù)值模擬，得到了離心式心臟泵的外特性曲線以及內(nèi)流場(chǎng)的壓力、速度以及切應(yīng)力等的分布；對(duì)設(shè)計(jì)工況下的心臟泵進(jìn)行非定常數(shù)值模擬，研究了心臟泵的軸向力、徑向力以及速度和壓力分布，揭示了離心式心臟泵葉輪和蝸殼