基于快速溶血预估模型的离心血泵叶轮特性数值分析

离心血泵叶轮形态是决定其内部流场剪切应力致血液细胞损伤的重要因素之一。对具有不同叶轮形态的离心血泵进行流体动力分析及数值溶血预估有助于提高血泵的综合性能。本文采用低雷诺数修正SSTκ-ω湍流模型,对四种不同叶轮形态的离心血泵内部流场进行计算,包括压力场、速度场以及剪切应力场分布等;并运用快速溶血预估模型计算各血泵的标准溶血参数值(NIH)。分析结果表明,虽然四种血泵的压力场分布均符合要求,但对数螺旋线叶轮血泵流道中的涡流和回流得到了明显改善,高剪切应力区域体积只占总体积的0.004%,NIH为0.0089,对血液细胞破坏最小。

基于fluent离心式血泵内流场仿真与结构优化

提高溶血性能,降低溶血率作为血泵性能优化的一个重要指标,对血泵的结构优化具有重要的指导意义。本文基于一款离心式血泵通过使用计算流体力学(CFD)技术,采用非结构化网格、N-S方程和标准K-ε湍流模型在fluent中模拟分析出不同工况下血泵流场内部的剪切力场、压力场等重要参数并根据叶轮流场数据分析,提出了4种不同的结构优化方案;并基于三维快速溶血预估模型计算出不同流量、不同叶轮结构下血泵的溶血性能。仿真结果显示:当叶片与叶轮径向夹角为45°,流量达到5L/min、转速为2100r/min时,扬程为115mmHg,溶血率达到0.0221g/100L,优化后模型较原模型溶血率提升40.9%,满足人体泵血生理需求。实验结果显示:选用优化后结构进行实验分析,得到扬程的实验数据与仿真数据相互验证,进一步证实了该仿真结果的准确性。

轴流式血泵分流叶片的多性能影响机理研究

针对人工心脏血泵中最为核心的叶轮结构,为得到其分流叶片对微型轴流式血泵水力性能及溶血性能的影响机理;设计了有、无分流叶片的两种血泵叶轮,通过模型仿真分析了二者流场的差别,采用粒子追踪法预估对比了两种模型的溶血性能;并进行了样机的体外循环性能实验分析。研究结果表明:分流叶片可使微型轴流式血泵流场速度和压力等参数的分布和变化更趋合理,降低了血泵流场的不稳定程度;使得血泵可在较低的溶血伤害水平下达到人体血液循环的性能要求。