轴流式血泵轴承基于血液损伤的温度场分析

为研究血泵轴承在工作过程中的温升对血液的影响,通过在流式细胞仪中对红细胞进行死亡率分析计算和脆性试验,得到红细胞损伤机理,确定血液损伤临界值;对血泵轴承摩擦接触面进行热流密度计算,利用WORKBENCH分别对血泵轴承与导轮整体进行仿真。通过分析血泵轴承的温度场,得到不同摩擦系数及转速下的温升情况。实验结果显示,红细胞的死亡率随着温度的升高而增大,温度达到47℃时红细胞死亡数量已超过一半。仿真结果表明,温升情况与材料选择有一定关联,每种材料轴承的温升都是随着转速和摩擦系数的增大而上升,可以通过降低转速,或减小轴与轴套接触面的表面粗糙度的方法来降低温升,使轴承温度始终低于血液损伤临界值。

基于正弦转速调制的离心旋转血泵温度场分析

为研究转速调制引起的血泵内部流场温度变化是否会导致血液损伤,应用计算流体动力学方法对旋转血泵运行时的全流道流动过程进行数值模拟.计算中采用动态压力拟合公式作为进出口边界条件,选择在换热领域精确度更高的SST湍流模型.计算叶轮分别在匀转速状态和正弦调制转速状态下不同时刻的温度分布、温度升高到39~43℃时的潜在高温风险区域以及大于43℃时的极端高温风险区域在血泵中的位置分布和各区域的体积大小,同时结合血泵结构对比分析其内部的动态温升变化情况.研究结果表明:血泵流场在正弦调制转速时的温升高于匀转速状态下的流场,并产生高温风险区域;温升与血泵的叶轮结构密切相关,高温集中在靠近下泵壳的叶轮前缘和内侧;2种转速工况对血泵进出口处的血液温度影响均在2℃的安全浮动范围内,不会对血泵外部的血液造成损伤.