磁悬浮血泵流场分析与结构优化

在满足血泵出口压力的前提下,磁悬浮人工心脏血泵装置的发展主要趋向于小型化和轻型化,并具有良好的血液兼容性和流动性。基于流体动力学分析软件,通过设置血液流场边界条件,采用k-ε湍流模型,对血液流道进行三维建模,同时开展磁悬浮血泵内部流场的数值模拟仿真,分析血泵的速度场和压力场,探索叶轮参数对血泵扬程的影响。结果表明,5片叶片的叶轮压差较低,在相同叶片数下流道扩散角为58°时血泵的压差最高。     

植入式轴流血泵CFD仿真研究

近年来,血泵的研究已成为心脏外科和生物医学工程领域关注的焦点,对血泵中血液流动进行流体动力学仿真分析已忧为一种快速、经济的设计手段。本文针对所设计的微型轴流血泵,采用CFD技术,对血泵中的速度、压力、应力等分布进行了仿真分析。研究结果表明血泵中的流体具有非常复杂的流动情况,为了避免流动分离、压力变化过大等情况,减少剪切应力,对血泵叶轮结构提出了相应的改进意见。     

轴流血泵叶轮结构CFD仿真优化

轴流血泵内部流场形态产生的高剪切力是导致血液溶血的重要因素,因此,对轴流血泵中血液的流体动力分析有助于血泵性能的优化及减少血液细胞的损伤。应用计算机求解RNGk-ε方程,对所设计的微型轴流血泵叶轮中血液的流线及速度、压力、应力等分布情况进行了仿真分析。研究结果表明:血泵中的流体具有非常复杂的流动情况,为了避免流动分离、压力变化过大等情况,减少切应力,对血泵叶轮结构提出了相应的改进意见,并给出了优化后的叶轮结构。     

轴流血泵叶轮结构仿真优化分析

采用CFD仿真技术,结合所设计的微型轴流血泵,对血泵叶轮中的速度、压力、应力等分布进行了仿真分析。研究结果表明：血泵中的流体具有非常复杂的流动情况,为了避免流动分离、压力变化过大等情况,减少剪切应力,对血泵叶轮结构提出了相应的改进意见。     

植入式微型螺旋血泵叶轮设计

血泵叶轮的设计对于血泵的性能至关重要。以所设计的植入式微型血泵为例，根据进、出口速度三角形和血泵的欧拉功进行了螺旋叶片的型线设计，并详细阐述了采用Pro／E软件进行叶轮实体造型的过程。     

可植入式微型轴流血泵流场的数值模拟

利用CFD技术对血泵内部流场进行分析可以大大缩减血泵的研制周期和成本,采用非定常的三维N-S方程和基于非结构网格的有限体积法,利用k－ε湍流模型和滑移网格模型,对一可植入式轴流血泵进行了三维数值模拟,得到满足生理要求的扬程曲线。同时对泵内流场进行了分析,对导流叶片的作用及其对内部流场、扬程的影响进行了探讨,为血泵的进一步优化设计提供了参考依据。     

微型轴流式血泵叶轮流场CFD计算分析

通过对人工血泵中血液的流体动力分析,计算血液流场的结构和流动性能,可以较好地了解设计血泵的血液流动和流场对血液造成的损伤。本文通过对一种微型轴流式血泵叶轮流场采用CFD方法进行了计算和分析,结论:计算了该叶轮在满足正常人体供血时的工作转速和驱动功率,为磁耦合驱动的设计提供了理论数据;血液经过螺旋叶片,速度分布梯度变小,有利于血液的均匀流动,减少了对血液的破坏,叶轮流场结构基本合理。但是,叶轮边缘间隙处存在局部高剪切区,由于局部压差的存在,流场在出口处出现局部回流。     

基于CFD磁悬浮离心血泵多相流流场仿真研究

磁悬浮离心式血泵具有较好的血液流动性与血液相容性，由于其转速低、轴向尺寸小被应用于心室辅助装置。然而，血液本身是一个非常复杂的非牛顿流体，把血液看成单相流体不利于弄清红细胞在离心血泵内的分布规律，同时也没有考虑红细胞对流场的影响。为了弄清血泵流场的分布规律，且又不过多增加数值仿真的计算量，通过将血浆定义为液相、红细胞定义为固相，采用混合物模型（Mixture），基于计算流体力学进行模拟仿真，探讨磁悬浮离心式血泵多相流流场分布规律。研究结果表明，在工作转速（n=3600r/min），进口流量为6L/min的工况下，磁悬浮离心血泵可以满足人体生理需求，具有较好的机械效率，该研究为弄清血泵多相流流场提供了数值仿真支撑。     

轴流血泵流场分析与结构改进

为研究轴流血泵结构对溶血的影响,采用计算流体动力学(CFD)仿真技术对两片尾导叶血泵的流场进行仿真,根据压力、流速及剪应力分布,分析了流场内血液的流动状况以及产生溶血的原因和可能出现溶血的区域。在此基础上将尾导叶改为三片尾导叶结构。结果表明:三片尾导叶血泵内部回流减少,压力、剪应力明显减小,更符合血液动力学要求,可以有效降低红细胞破损的概率,抑制溶血产生。研究方法为轴流血泵的设计和结构优化提供了参考。     

基于FLUENT的泵喷射推进器内流场仿真

在分析泵喷射推进器的基础上,建立了其数值仿真的物理模型和数学模型,确定了求解的边界条件,利用CFD软件FLUENT对泵喷射推进器的内流场进行了数值仿真。获得了泵喷射推进器转子叶片和定子叶片上的速度分布及其袁面压力分布,并由此计算了泵喷射推进器的效率和所产生的推力,为泵喷射推进器的设计及其优化打下了基础。     

血液润滑性能试验研究

按照GB 3142-82方法对全血及血浆的润滑性能进行了试验测试,试验表明全血润滑膜的强度比血浆润滑膜的强度大,全血的PB值为670 N左右,而血浆的PB值为400 N左右;并采用Leica DMI5000M材料显微镜观察了钢球磨痕及血液润滑和血浆润滑时在钢球表面形成的润滑膜,描绘了载荷和钢球磨斑直径关系图,通过对比发现全血的润滑性能优于血浆。     

基于血液润滑性能的研究

血液作为润滑剂时的机械与生理性能研究是人工器官大量出现必须研究的问题之一.本文分析了血液作为润滑剂时的特殊性,并对血液作为润滑剂时的机械承载性能和血液的溶血性能进行试验研究，提出了血液润滑的综合判定指标。     

人体血液及其润滑性能研究的现状与展望

血液的润滑性能研究涉及到血液流变学、生物力学、流体力学、材料科学、摩擦学等多学科领域。目前国内外对血液作了大量的研究工作,但在血液润滑机制的研究上仍处于探索阶段。总结了血液及其摩擦润滑性能研究方面所取得的成果,指出目前血液及其摩擦润滑性能的研究主要是从宏观的角度进行探讨,没有从微观尺度研究血液摩擦润滑的机制。提出了今后血液润滑性能研究的主要内容,包括基于细胞生物力学的血液润滑性能基础理论研究以及物理环境对血细胞生物行为过程及润滑性能影响等方面的研究。     

高剪切稳态载荷条件下人体血液润滑模型与仿真

根据血液流变学和流体力学理论，建立了血液在高剪切稳态载荷条件下血液润滑的数学模型。结合外场驱动微型轴流式血泵计算了血泵叶轮转子轴承在血液润滑条件下润滑膜的压力分布、承载能力、摩擦力、摩擦功耗等参数。分析了摩擦润滑指标与轴承配合间隙及叶轮转子转速之间的关系。结果表明，轴承配合间隙越小、转速越高，轴承的承载能力越大，但小间隙不利于血液分子的充分流动，高速将明显增加摩擦功耗。外场驱动血泵转子轴承配合间隙应选为0．002mm。     

红细胞压积对血液润滑稳定性影响研究

结合径向滑动轴承不同配合间隙,分析了血液润滑膜组分变化机制及组分变化对血液润滑稳定性的影响规律,提出了保证血液稳定润滑的最小膜厚。结果表明:在低剪变率范围,红细胞压积(hemotocrit,HCT)愈大,血液的非牛顿特性愈明显,当剪变率较大时,各种HCT的血液均呈现牛顿流体特性,HCT愈大,高剪切条件下血液的表观粘度愈大,血液从非牛顿特性转变为牛顿特性所需的剪变率愈大;在同一剪变率下,随着血液HCT增加,血液的表观粘度呈加速增加;当润滑血膜的最小膜厚大于12μm时,才能从机械上和生理上保证血液的有效润滑。     

人体血液机械承载性能的试验研究

利用可调速四球机测试血液在不同转速及不同载荷条件下钢球平均磨痕直径的变化规律。试验表明,影响人体血液润滑性能的主要因素为:血液剪切非牛顿效应、温度非牛顿效应、动压效应及血液组分变化效应等。在低剪切范围,剪切非牛顿效应为主要影响因素,随着转速提高及载荷增大,动压效应与温度非牛顿效应逐渐成为主要影响因素。在高剪切及大载荷情况下,血液组分变化成为影响血液承载能力的主要因素。     

血液中曲马多的HPLC-MS/MS检验方法研究

The method for extraction and determination of tramadol was established by HPLC-MS/MS. Calibration curves are linear on injection of amounts range of 50-1 000 μg•L^－1. The limit of detection is 10 μg•L^－1, and the recovery is above 80% for Tramadol.     

血浆润滑性能的试验研究

在人工器官的研制和使用过程中,血浆常被作为润滑剂,与人工合成的润滑剂相比,血浆具有一定的优越性。按照GB3142-82方法测试出了血浆的承载能力,采用Leica DMI5000M材料显微镜观察了磨痕的微观特征。研究表明,血浆的润滑性能良好,承载能力可达390N左右,此研究为人工器官的润滑设计提供了依据。分析了血浆润滑膜的组成,指出速度不变的情况下,压力的增大将导致血浆润滑膜的破裂,使钢球磨损加剧。     

基于相似理论的实验血泵设计

由于原型血泵尚未成熟，为了节省高昂的制造成本和实验费用，实验用模型血泵的设计具有十分重要的意义。以所设计的某型轴流血泵为例，采用相似理论，详细阐述了其实验血泵的设计过程，得出了具体的设计参数。     

血泵电机控制器设计

血泵的主要参数流量和压力取决于受体的生理需求,驱动血泵电机的控制器是生理需求和血泵输出的调节器,控制器的调节机制决定血泵能否满足受体的生理需求。文章提出了基于心室功的控制机制,设计了适合外磁驱动轴流式血泵结构特点的控制器。控制器的跟随性和抗扰性能满足控制要求。