基于CFD的液悬浮人工心脏泵叶轮入口优化分析

作者：李卫东; 姚奇; 杜建军; 周超英; 牛彦文

来源：北京生物医学工程, 2017, 36(01): 21-54.

DOI：10.3969/j.issn.1002-3208.2017.01.04

• 人工心脏
• 离心式血泵
• 溶血
• 计算流体力学
• 数值模拟
• 优化

目的应用计算流体动力学方法(computational fluid dynamics,CFD)对离心式双向液力悬浮人工心脏血泵流场进行仿真分析,通过改进叶轮入口结构来改善血液在血泵的流动状态,从而提升其抗溶血性能。方法从影响血泵溶血性能的角度考虑,基于N-S方程和k-ε标准双方程湍流模型,应用软件FLUENT6.3对离心式人工心脏血泵流场进行数值模拟,分析在设计工况下,叶轮入口处的结构变化对泵内流场的影响,以及流场中最大速度与溶血水平之间的关系,并根据流场分析结果对血泵叶轮入口进行优化。结果经过优化,血泵内流场紊乱现象得到改善,影响溶血值的切应力和曝光时间均有所降低,溶血性能得到改善。同时,对于离心式双向液力悬浮血泵,在设计工况下,其流场中最大速度有作为流场优化过程中的直观指标参数的潜力。结论该研究的仿真分析可为离心式双向液力悬浮人工心脏的设计积累一定经验。

• 单位
  哈尔滨工业大学深圳研究生院