离心式血液泵外特性及内部剪切应力研究

为研究运行参数对泵性能及剪切应力的影响,采用高速摄像技术对泵内流动进行拍摄,并对泵内剪切应力状况进行数值模拟。建立血液泵内部流动可视化试验方法,揭示了泵的外特性随叶轮转速及血液流量的变化规律,同时阐明了泵的结构及运行参数对泵内剪切应力的影响。研究结果表明:泵内高剪切应力主要集中在蜗舌及叶片尾部,降低转速和增大流量都能够有效降低泵内剪切应力;试验所得流体运动轨迹与模拟结果相一致,且外特性误差在6.9%以内。

离心式血液泵内非牛顿流体水力特性研究

在旋转式血液泵的研发中习惯于把血液当作牛顿流体来处理，而血液本质上是非牛顿流体。本文实验测量了0．6‰、1‰、2‰浓度的黄原胶溶液在一种离心式血泵模型内的水力特性，发现在高浓度低转速时，在相同流量下黄原胶溶液的扬程低于（或接近于）水的相应扬程，而在高转速时一定浓度的黄原胶溶液的扬程会高于水的相应扬程，最高可有7％的差值；黄原胶溶液不遵守牛顿流体相似律，一定浓度的黄原胶溶液当其雷诺数高于某一临界值后，在无量纲扬程-流量图中数据点会落在同一条曲线上，称非牛顿流体相似曲线；在高转速大流量时，非牛顿流体相似曲线位于牛顿流体相似曲线上方。

离心式血液泵水力特性设计及其试验研究

借助商业软件NREC开展离心式血液泵的水力特性设计,其设计流量为5 L/min,设计转速为5000 r/min,得到离心叶轮和蜗壳的三维结构设计方案,并针对其全通道网格进行设计工况下三维流场的定常数值模拟研究。对其溶血性指标进行分析,发现离心式血液泵中95%区域切应力小于150 Pa,最大切应力小于500 Pa,满足人体对血液泵溶血性的要求。搭建离心式血液泵流量-压升特性试验测试平台,以质量分数为0.06%的黄原胶溶液为流动介质进行试验研究,试验结果显示在设计转速下的实际体积流量偏大于设计流量,整体压升在6550 Pa左右。

离心式血液泵水力性能的实验及数值模拟

为研究血液泵中的流动与水力性能和生理相容性的内在联系,在闭式血液泵实验台上,通过调节电机转速和控制流量的方式对一种径向离心式血液泵进行了外特性实验研究。为了与实验对比,对该泵进行了全流道三维定常湍流数值模拟。根据实验结果及流动分析得知:血液泵在流量5 L.min-1时扬程大于1 m,通过调整电机转速可以得到宽广的运行范围;血液泵运行在较低转速时流动的Reynolds数效应不可忽略;叶片吸力面出口附近壁面剪切应力较大,是造成血液损伤的危险区域。