磁液悬浮离心血泵左心室辅助植入实验麻醉的探讨

目的:通过分析实验动物的成活率与麻醉相关的死亡率,探讨合适的改进措施及合适的大动物麻醉方法。方法:回顾2010年8月—2018年1月在泰达国际心血管病医院实验动物中心实施的磁液悬浮离心血泵左心室辅助装置植入36只小尾寒羊的实验,统计实验羊6 h拔管率与麻醉相关的死亡率,通过尸检组织学病理特征分析麻醉相关死亡原因。结果:回顾分3个阶段,2010年8月—2013年8月,共16只羊完成麻醉,其中1只羊麻醉采血,15只羊实施了左心室辅助装置植入实验,长期成活2只,麻醉相关死亡8只,6 h拔管率13%,麻醉相关死亡率50%;2014年11月—2015年3月,共8只羊完成左心室辅助装置植入实验,麻醉相关死亡3只,通过改进麻醉方案,麻醉相关死亡率降低至38%,术后6 h拔管率43%,长期带泵存活3只;2017年10月—2018年1月,共12只羊完成左心室辅助装置植入实验,继续优化麻醉策略,无麻醉相关死亡,术后6 h拔管率83%,8只羊术后顺利恢复无并发症,6只存活达到了研究设定的90 d。结论:通过改进麻醉方案,优化麻醉策略,全身麻醉插管,静吸复合麻醉可以提高大动物实验成功率。

径向磁液轴承定子温升及热变形研究

提出一种新型的磁液轴承,以电磁悬浮支承为主、静压支承为辅,实现双重支承,并可以实时调控。通过建立磁液轴承的有限元分析模型,对其进行流-固-热耦合求解,得到轴承的流场、温度、应力及应变分布云图。通过调整轴承系统的结构参数(进油孔直径和线圈匝数)及运行参数(输入电流、进油流量、转子转速)分别进行有限元建模,利用ANSYS软件进行仿真分析,求解不同参数对轴承温升及定子热变形的影响规律。结果表明:流体造成的压力在进油孔内最高为1 MPa,流体在油膜处流速最高为0.8 m/s;轴承定子温度分布对称,有利于散热。研究结果为磁液轴承系统的优化设计提供理论依据。

磁液双悬浮轴承-单盘转子系统动力学行为研究

随着轴承系统高转速、高效率的发展需求,磁液双悬浮轴承转子与静子的装配间隙不断减小,导致碰摩事故经常发生。综合考虑转子偏心比、转速比、磁液双悬浮轴承与静子碰摩等多种耦合故障,建立磁液双悬浮轴承转子系统“间隙-碰摩”动力学方程,数值模拟转子运行规律。研究结果表明:随着偏心比的增加,转子由周期1运行演化出周期2、周期3、拟周期、混沌等多种运行规律;当偏心比ρ∈(0.28~0.4)及转速比w∈(1.2~1.7)时,转子位移波动剧烈,在此区域内转子极易发生分岔甚至混沌,且在碰摩区间内,转速比在1.5、1.67附近时,转子轴承处与转盘处碰撞力分别出现最大值。

超导磁悬浮列车磁液复合减振装置承载特性研究

为提升超导磁悬浮列车的运行品质,提出了一种超导磁液复合减振装置,研究了超导磁液复合减振装置的结构和工作原理,给出了性能计算方法及流程,分析了不同场作用时的承载特性。研究得出随超导体数量的增加承载力变大,且存在一个最优的超导体数量值,为了获得高承载力应该保证永磁盘宽度与超导体直径基本相等,永磁盘厚度增加到一定值后承载力增加幅值变小;液氮润滑膜压力在超导体中心处有最大值,随着转速的增加液氮润滑膜厚度增加、温升提高;磁场和流场共同作用后可以降低液氮润滑膜的压力及温度,随着转速的升高可以大幅提升超导磁液复合减振装置的承载力。

径向磁液轴承的转子散热规律研究

为了提升磁液轴承的稳定性以及使用寿命,建立磁液轴承的涡流损耗仿真模型,分析初始条件下磁液轴承的磁场、温度场及热变形的分布,利用Ansoft Maxwell软件仿真求解轴承转子产生的涡流损耗,基于多场耦合作用分析输入电流、转速、进油流量变化对导磁套涡流损耗及传热率的影响,探索转子散热规律的变化,并进行试验验证。试验结果表明:随着电流和转速的增加,进出油口温差逐渐增大,试验值与仿真值趋势一致,误差在可接受范围内,验证了仿真结果的可靠性。

磁液液滴颈部自相似破裂行为

对液滴生成过程的控制可用于提高混合、萃取以及乳化等化学过程的效率。研究了液-液系统中毛细管处磁液液滴的磁操控生成,以不同黏度的二甲基硅油作为连续相,体积分数为3.6%的铁磁流体作为分散相,针对磁液液滴颈部的形成和破裂行为进行了深入探讨。划分了液滴生成的不同阶段并分析了受力过程:θ>90°,初始阶段,界面张力占主导;θ<90°,缩颈阶段,磁力和黏性阻力占主导。以界面张力对磁力、黏性阻力以及惯性力进行无量纲化,系统研究了磁液液滴极限长度、最小颈部直径减薄速率及其相对颈部位置在不同磁Bond数、Weber数和Ohnesorge数下的变化。结果表明,液滴极限长度与磁力成反比,与黏性阻力成正比,不受惯性力(0.19≤We≤1.34)的影响。最小颈部直径减薄的速率随黏性阻力增大而降低,但不会受磁力和惯性力的影响,在不同磁Bond数和Weber数下呈现出自相似破裂行为。

磁液双悬浮轴承单自由度支承系统稳定性分析（英文）

磁液双悬浮轴承采用液体静压与电磁悬浮的双重支承形式,在大幅度提高承载能力及刚度的同时,也使得其稳定性的影响因素较多,易诱发其支承系统运行不稳定。然而稳定性又是磁液双悬浮轴承结构设计及性能分析的前提及基础,因此本文拟对磁液双悬浮轴承单自由度支承系统进行稳定性分析及校正。首先,本文介绍了磁液双悬浮轴承的结构特点、支承调节机理。接着,基于力学平衡方程、电磁方程及流量方程,推导了轴承单自由度支承系统的传递函数,并对其支承稳定性进行了分析。研究表明:轴承单自由度支承系统存在右端极点是系统本质不稳定的主要原因。最后,采用根轨迹法与频率法对单自由度支承系统进行了稳定性校正,并利用Matlab软件对校正后的单自由度支承系统进行了检验。结果表明:校正后的支承系统稳定性得到了大幅度提升及具有良好动态品质。本文所做研究能够为磁液双悬浮轴承系统的结构设计及性能分析提供理论参考。

Fe_3O_4磁液的悬浮率测定及稳定性研究

The paper first reported the preparation of ultrafine Fe3O4 powder about 8～ 10nm by improved chemical precipitation method, then turned it into magnetic fluid. The phase analysis, morphology, ultrafine powder size and magnetic property were measured by XRD, TEM and vibrating sample magnetometer(VSM),respectively. In addition, a new method , by analyzed the suspending percentage of Fe3O4 powder, was introduced to study the effects of concentration, pH value, centrifugal rate and time on the stability of the magnetic fluid.

磁液密封中液体界面稳定性的研究

分别求解了磁液密封中被密封液体和被视为非牛顿流体的磁液的运动方程,并得出两者的速度分布。介绍了磁液密封普通液体中因两液体界面的动力学不连续性而导致界面稳定性问题的分析方法,求得磁液与被密封液体之间界面的稳定性条件及描述界面稳定性的有关临界参数,阐述了影响液-液界面稳定性的主要因素以及提高两液体界面稳定性和密封寿命的主要途径,即减小轴转速及半径,增大磁液与被密封液体的密度差,此外还可从密封结构上改变液体的运动状态和性质。

磁液动密封的液-液界面稳定性分析

分别求出了磁液动密封中磁液和被密封液体的速度分布,特别是磁液作为非牛顿流体运动方程的解,并计算了两相液体界面的速度差。阐述了磁液密封液体的界面稳定性分析方法,并根据运动流体的Kelvin-Helmholtz界面稳定性分析模型求得磁液与被密封液体之间界面的稳定性判据及参数的临界值,讨论了影响磁液动密封的液-液界面稳定性的主要因素。两相液体界面稳定性分析的这一近似处理方法很好地说明了界面不稳定是导致磁液密封液体中磁液流失、密封失效的一个重要原因。

船舶新型水润滑磁液双浮尾轴承承载能力仿真研究

为提高船舶水润滑尾轴承的承载能力,提出新型水润滑磁液双浮尾轴承方案。设计水润滑磁液双浮尾轴承结构,建立双浮轴承磁-流-固多场耦合动力学模型。提出六种磁路布置方案,采用有限元法进行计算。对比各方案磁力,优选磁斥力最大方案。在此基础上,采用有限差分法计算液膜力,与磁斥力叠加得到轴承总承载力,并分析其随轴承间隙的变化规律。研究结果表明:与传统的轴向、径向单一充磁对比,Halbach充磁的磁路方案磁力更大;新型的非完整式磁布置方式比传统的对称布置方案在竖直间隙为0.05 mm时提高磁力17倍,在竖直间隙为0.3 mm时提高磁力40倍;当轴颈与轴承孔间隙大于2.025 mm时,磁力占主导,可用于低速时脱开摩擦副,减少接触摩擦磨损;当轴颈与轴承孔间隙小于2.0216 mm时,水膜力逐渐增大,磁力起到减载作用;在工作间隙下,水膜力刚度系数比磁力刚度系数大2~3个数量级。磁液双浮轴承为提高纯磁轴承的稳定性提供了新的解决思路。

一种磁液悬浮心室辅助装置主动停工在体实验动物研究

目的磁液悬浮心室辅助装置(以下简称为血泵)主动停工在体实验动物研究,旨在观察停泵后血液的反流情况和血泵的血液相容性、生物相容性,以及实验动物生理状态,为后期实验以及临床应用积累可靠数据。方法选用健康绵羊1只,左侧开胸建立左心辅助模型。正常运行6周后主动停泵,停服抗凝药物华法林。观察实验动物生理状态,记录血泵停工羊术前及1-12周血液、生化、凝血检查结果并进行研究。血泵停工后16周进行超声检查。结果左心辅助模型建立成功,血泵运行期间工况良好,实验羊在血泵停工前后6周精神状态良好、活动自如、进食良好、尿便正常。血泵停工后16周的超声显示人工血管未堵塞,有反向血流。结论此血泵停工,对血液相容性、对实验羊生理状态和脏器功能未见明显影响,人工血管通畅且未见血栓,对左心功能无明显影响。为后期临床应用过程中出现意外停泵的处理提供一定参考依据。此血泵血液相容性好。后续将进行左心辅助低剂量抗凝治疗及多组停工实验进行不断完善。

磁场联合阿霉素磁液靶向治疗鼠种植性胃肿瘤的实验研究

目的 探讨阿霉素磁液经消化道给药后 ,联合外磁场对鼠种植性胃肿瘤的靶向治疗作用机制。方法 利用Walker- 2 5 6瘤细胞制作鼠种植性胃肿瘤模型 ,并分成阿霉素磁液联合外磁场的靶向组 ,单纯阿霉素治疗的非靶向组及空白对照组。观察动物的一般状况 ,肿瘤生长率 ,病理组织学改变及动物生存时间等变化。结果 与空白对照组比较 ,靶向组动物肿瘤生长明显缓慢 ,瘤重及瘤体积抑制率分别为 78.0 8%和 82 .5 2 % (χ2 =2 7.96 ,P <0 .0 1) ,动物生存时间明显延长 ,延长率达2 86 .38% (χ2 =19.5 4,P <0 .0 1) ,并出现明显病理组织学改变。结论 磁场联合阿霉素磁液的靶向治疗 ,具有明显协同的抑制鼠种植性胃肿瘤生长的作用 。

含磁液磁路系统音圈动力学特性分析

介绍了含磁液磁路系统中音圈的力学特性,一般讨论中该范畴内容常分两大部分:即静力学特性和动力学特性。着重讨论的是含磁液磁路系统音圈的动力学特性并对之进行了分析。

大行程磁液变形镜的线性响应特性分析

波前校正器的行程是影响其校正能力的关键因素,现有固态变形镜的变形行程较小,还不能完全满足自适应光学系统对光波畸变的校正能力要求。针对该问题,本文提出并设计一种大行程磁液变形镜系统,通过Maxwell线圈和微小电磁驱动线圈产生的磁场来控制磁液变形镜的镜面变形,可提供高达100μm以上的变形行程。本文首先建立了磁液变形镜线性解析模型,然后采用多物理场有限元仿真软件COMSOL对通电Maxwell线圈和微线圈产生的磁场进行仿真分析,并结合MATLAB数值仿真软件,对大行程磁液变形镜的响应特性进行仿真分析,最后基于制作的磁液变形镜原型样机对仿真结果进行实验验证,结果验证了镜面线性解析模型的正确性,在Maxwell线圈产生的均匀磁场中,向微电磁线圈输入微小电流即可产生100μm以上的大行程镜面变形。

用大口径电磁阀取代电磁液压阀的设计实践

通过大口径电磁阀的结构特点介绍，并和传统的DP型电磁配压阀和YY型液压操作阀系统进行了比较，论述了用大口径电磁阀取代电磁液压阀在技术经济上的可行性。

基于CFD的磁液悬浮式血泵优化设计

磁液悬浮式血泵属于第三代心室辅助装置,该文基于非定常三维N-S方程和k-ε湍流模型,应用计算流体力学(CFD)方法数值模拟血泵的流场,并根据流场分析结果对血泵进行优化设计,血泵样机试验证明措施有效,各项指标均达到要求,CFD仿真分析对于血泵的研制具有重要的指导意义。

一种轴流血泵的磁液双悬浮支承系统

目的:为解决第三代血泵中磁力和液力悬浮系统体积偏大、发热多、水力性能差、血损严重等问题,提出一种磁液双悬浮支承系统。方法:磁液双悬浮支承系统轴向靠磁力、径向靠径向液力共同实现转子的稳定悬浮;分别利用ANSYS电磁模块和楔形动压承载原理对轴向磁力、径向液力进行分析,利用Fluent对磁液双悬轴流血泵的水力性能进行仿真分析。结果:对悬浮系统轴向、径向承载力的分析以及悬浮实验结果表明该系统可以实现稳定的悬浮;Fluent仿真及水力实验表明当血泵转子转速为9 500 r/min以上时,能满足人体需要。结论:磁液双悬浮支承系统具有较好的悬浮性、水力性能,可作为第三代血泵进一步改进的选择方向。

磁液密封的发展状况

1 前言 在煤油基础上的磁液密封是20世纪60年代中期由美国研究人员建立的.从此,推动了高质量的新材料、新技术和新工艺的发展.在近几年内,利用磁液的独特性能已建立了真空、化学和生物工艺用的油、活塞杆的绝对密封的磁液密封和盖、法兰联接件的快卸密封;精密设备和仪器用的防尘密封;工作在蒸汽、海水、温降大的恶劣条件下的有磁液润滑材料的密封轴承部件和齿轮转动装置;新一代技术用的磁控阻尼器、防振器、离合器和制动器;自动化控制和测量系统用的高精度磁液倾角传动器、加速度传感器和小压力降传感器;机械加工材料用的磁选机和工艺手段等.这仅是有效利用磁液的一小部分.

磁液密封

在机器制造业中,机构运动元件的密封效果及可靠性,仍是十分尖锐的问题。目前采用的橡胶密封圈(O形圈、轴圈、封严圈),尽管高速旋转时会弹性变形,但由于时间、温度和周围介质的作用,逐渐老化。并且,轴、活塞杆、活塞与密封圈接触的表面,要求较高的加工光洁度。目前,提出了磁液密封。作为密封工作体是一种磁液,它是铁磁性颗粒加在液体内(可用润滑油基制造)的胶液,且具有较高的磁性。回转轴1(图1)被围于环形磁铁3的环形极掌2中间。轴和极掌的间隙内是磁液4。磁液具有足够的流动性,能充满间隙,并靠磁铁保持其内的磁场,从而建立可靠的密封。