離心式心臟泵流場數(shù)值計算與分析.pdf

1、CFD技術(shù)是一種強(qiáng)大的數(shù)值模擬工具,本課題利用CFD軟件對采用一元理論的方法所設(shè)計的無回流區(qū)和有回流區(qū)兩種離心式心臟泵模型進(jìn)行數(shù)值模擬,較好地分析和認(rèn)識了人工心臟泵葉輪內(nèi)部流場的分布,揭示了葉輪內(nèi)部流動的特殊規(guī)律和流動機(jī)理。通過數(shù)值模擬得到了心臟泵流道內(nèi)的切應(yīng)力分布云圖,速度分布云圖以及壓強(qiáng)分布云圖,分析對比了兩種模型對血栓和溶血的影響,為人工心臟泵在提高抗血栓和溶血性能方面打下良好的基礎(chǔ)。
　　 本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過綜合

2、分析國內(nèi)人工心臟泵的研究現(xiàn)狀,以N-S方程為基礎(chǔ),闡述了CFD的基本理論,分析了CFD模擬過程中所用到的模型及數(shù)值計算方法。⑵采用一元理論的設(shè)計方法對離心式心臟泵進(jìn)行了水力設(shè)計,利用Pro/E軟件繪制水力設(shè)計的平面圖,并且建立了三維實體模型。將三維實體模型導(dǎo)入網(wǎng)格劃分軟件ICEM中生成流動區(qū)域,再利用四面體非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格對流動區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分,并簡單闡述了網(wǎng)格對計算解的影響。⑶將得到的msh文件導(dǎo)入流體數(shù)值仿真軟件FLUENT中,設(shè)置流體

3、的參數(shù)和邊界條件,采用RNGκ-ε湍流模型和壓力耦合的SIMPLEC算法求解方程,最終實現(xiàn)了人工心臟泵流場的數(shù)值模擬。⑷在相同的邊界條件下,得到的模擬結(jié)果顯示:心臟泵內(nèi)的絕對速度場與壓力場的分布與理論研究相一致,并且有回流區(qū)模型的絕對速度場與壓力場的分布情況要好于無回流區(qū)模型。⑸兩種心臟泵的葉片工作面中部,均出現(xiàn)流動渦流現(xiàn)象,但是有回流區(qū)模型的湍流區(qū)域小于無回流區(qū)模型的湍流區(qū)域,也就是有回流區(qū)心臟泵模型的流動效果要好一些。⑹從兩種心臟泵