离心式液力悬浮血泵的设计与优化

发布时间：2020-06-17 17:15

【摘要】：发展至晚期的心力衰竭无法通过药物治愈,而在心脏供体十分稀缺的情况下,人工心脏因其不受心脏供体数量限制,无血型匹配要求,使用寿命长,整体治疗价格低,成为解决因心脏供体不足而导致救治率低这一状况的有效解决方案。而血泵作为血液循环的主要装置,在水力性能上有着很高的要求。本课题以血泵的几何结构设计,水力性能优化设计为基础,通过理论公式计算,建模与仿真,分析优化等手段对离心式血泵进行设计。本文的主要内容包括以下几点:1)离心式血泵的结构设计本文以离心式血泵的对称结构为出发点,对其蜗壳、出口管进行设计,使用液力悬浮作为轴向悬浮方式。通过理论分析与计算,确定血泵的各项基本参数,并依据尺寸参数设计血泵的整体结构。2)轴向悬浮结构的优化设计本文创新地将液压力作为轴向悬浮力。通过所设计的悬浮间隙产生液压力使转子悬浮,由上下表面的压差来达到纠偏的作用。本文通过SolidWorks建立悬浮结构的分析模型,Ansys划分网格并进行仿真,结果显示悬浮间隙能够产生足够的压力使转子悬浮,并且内部血液的流动状态也十分良好。3)蜗壳截面的优化设计本文通过对蜗壳内血液流动的速度三角形进行分析,通过改变蜗壳截面形状以达到优化血液流线的目的,通过fluent进行建模仿真,结果显示改变蜗壳截面能够在一定程度上优化血液流态,减小出口管内的回流区宽度。
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH789
【图文】：

武汉科技大学硕士学位论文心室都无法正常工作，除心脏移植以外其他任何手段都无AH。7 到 1982 年，人工心脏从动物实验阶段进入了人体实验阶患者体内正常工作 112 天，这可以归纳为人工心脏的两个究阶段和实用性研究阶段。.1 所示为 Carmat 公司研制的一种完全植入式的全人工心械瓣膜组成。其重量是正常心脏的 3 倍，最长可以正常使病患来说最大的阻碍就是价格，高达 19.5 万美元，这对说是无法承担的。

这对于一个普通收入家庭来说是无法承担的。图 1.1 全人工心脏示意图1.2.2 国外人工心脏辅助装置的研究进展心脏辅助装置的主要作用是将血液从心脏处吸出,通过薄膜或叶片做功将其压入动脉。其中，流体动力装置是最主要的部分，是一种人工制造的机械装置。历经多年发展，VAD 不仅可以充当心血管手术术后恢复、心脏移植期过渡等功用，亦成为 HF 的永久性治疗手段[3]。按照其植入方式的不同，VAD 可分为植入式与非植入式。非植入式可在左、右单侧心或双侧心辅助其工作，植入式则可以将装置部分或全部植入人体内工作。依据血泵的工作原理，可以将其分为以下几类：1. 搏动式隔膜泵搏动式隔膜泵主要由柔韧性材料制成的囊腔构成。进出口导管连接在囊腔的两侧，同时为了保证血液在囊腔收缩时不回流，端口处还会安装人工瓣膜。1970

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 轩艳姣;常宇;宋淼;;轴流式血泵溶血数学模型的探究[J];北京生物医学工程;2011年02期

2 路力军;胡兆燕;陈正龙;潘友联;;体外循环用血泵研究进展[J];北京生物医学工程;2012年04期

3 云忠;谭建平;彭俊;;基于相似理论的实验血泵设计[J];机械工程与自动化;2006年04期

4 钱坤喜,王惠荪;小型左心室辅助血泵的研制[J];中国生物医学工程学报;1987年02期

5 王惠荪;王成;江科元;林匡定;毛慧娟;袁旭敏;秦家楠;;SHANGHAI——1型气动隔膜血泵离体实验的初步结果[J];上海生物医学工程通讯;1987年01期

6 王惠荪,林匡定,金永安,秦家楠;SHANGHAI—1型左心辅助泵的制作及其离体和在体评价[J];生物医学工程学杂志;1988年04期

7 山本修之 ,田中志信 ,礼洪言;小型离心式血泵的最佳设计[J];北京生物医学工程;1989年01期

8 OLsen D B;张苗青;;血泵瓣膜的现在与将来[J];国外医学.生物医学工程分册;1989年01期

9 王惠荪;秦家楠;;植入式人工心脏研究的一个难题——血泵的顺应性问题[J];国外医学.生物医学工程分册;1989年03期

10 Matsuda T;陈立新;;心血管人工器官的基本材料嵌段聚氨酯[J];国外医学.生物医学工程分册;1989年04期

相关会议论文 前10条

1 刘世昌;;进出口导轮叶片数对血泵流动性能影响的模拟分析[A];中国金属学会冶金设备分会2012年全国冶金设备液压润滑气动技术交流会会刊[C];2012年

2 符珉瑞;常宇;;基于CFD的轴流式主动脉血泵血流动力学参数的多目标优化研究[A];第十二届全国生物力学学术会议暨第十四届全国生物流变学学术会议会议论文摘要汇编[C];2018年

3 常宇;刘有军;乔爱科;南群;;心衰血流动力学研究与主动脉血泵研究进展[A];第十届全国生物力学学术会议暨第十二届全国生物流变学学术会议论文摘要汇编[C];2012年

4 吴鹏;;基于大涡模拟的人工心脏的流动模拟策略:以FDA基准血泵为例[A];第十二届全国生物力学学术会议暨第十四届全国生物流变学学术会议会议论文摘要汇编[C];2018年

5 李辉;;双血泵同步换血术中自制排血器的改良[A];中华护理学会第2届护理学术年会暨“医改新政下护理改革之路”系列研讨会(六)暨全国护理新理论、新方法、新技术研讨会暨全国自然灾害护理研讨会论文集[C];2010年

6 王宇;Guruprasad A.Giridharan;覃开蓉;;基于脉动血流介导血管重塑的旋转式血泵自适应控制研究[A];第十二届全国生物力学学术会议暨第十四届全国生物流变学学术会议会议论文摘要汇编[C];2018年

7 肖学钧;杜松林;吴岳恒;成安衡;;心脏辅助泵—罗叶血泵流场的数值模拟测试[A];中华医学会第七次全国胸心血管外科学术会议暨2007中华医学会胸心血管外科青年医师论坛论文集心血管外科分册[C];2007年

8 陈普兴;;知行保健法[A];陕西老年学通讯·2013年第2期（总第94期）[C];2013年

9 吴鹏;刘星利;;FDA血泵的大涡模拟和溶血估计[A];第十一届南方计算力学学术会议（SCCM-11）摘要集[C];2017年

10 李驰培;杨秀萍;陈俊;佟生;李国荣;;中间导叶对轴流血泵流动特性的影响分析[A];第十二届全国生物力学学术会议暨第十四届全国生物流变学学术会议会议论文摘要汇编[C];2018年

相关重要报纸文章 前10条

1 记者 陈飞;终末期心衰治疗用血泵研制获突破[N];健康报;2013年

2 叶展 卢晓平 吴占宇;股市新“血泵”马力有多大[N];上海证券报;2005年

3 邬静娜;民间融资：体外血泵也高效[N];中国经营报;2007年

4 记者 孙阎河;邮储银行焦作市分行开足农村“输血泵”[N];焦作日报;2009年

5 通讯员 王鹏 记者 冯国梧;绵羊装上“火箭心”[N];科技日报;2015年

6 记者 陈立;植入航天 心绵羊创存活记录[N];中国航天报;2013年

7 谭俞雄;“资本堵塞”交通才拥堵[N];中华工商时报;2005年

8 李秋菊;足下保暖要先行[N];民族医药报;2005年

9 凤鸣;健身之道 “走”为上策[N];卫生与生活报;2003年

10 齐攀;小型VAD让更多女患者受益[N];医药经济报;2007年

相关博士学位论文 前9条

1 朱良凡;新型被动悬浮左心室辅助装置的设计与性能研究[D];上海交通大学;2017年

2 武悦;新型喷射悬浮血泵的优化设计及性能评价[D];上海交通大学;2017年

3 徐先懂;轴流式血泵外磁场驱动及其控制系统研究[D];中南大学;2006年

4 龚中良;微型植入式血泵血液自润滑机理研究[D];中南大学;2006年

5 张岩;一、一种新型轴流泵式心脏辅助血泵的研制和体外性能实验 二、外轴承血泵方案（整体转子方案）的提出[D];中国协和医科大学;2007年

6 刘云龙;大间隙永磁轴流式血泵速度控制研究[D];中南大学;2013年

7 王芳群;江大1号心脏泵和美国临床用Bio-pump的内流场及溶血性能的比较研究[D];江苏大学;2007年

8 王玉璇;植入式微型轴流血泵的研制和初步的实验研究[D];中国协和医科大学;2010年

9 荆腾;叶轮式心脏泵的仿生控制研究[D];江苏大学;2011年

相关硕士学位论文 前10条

1 王宇;离心式液力悬浮血泵的设计与优化[D];武汉科技大学;2019年

2 黄铭文;血流动压下Pivot支承的轴流式血泵设计[D];武汉理工大学;2017年

3 张正元;轴流式血泵流场分析及体外循环实验研究[D];武汉理工大学;2016年

4 沈朋;离心式血泵内部流场数值模拟及血损研究[D];哈尔滨理工大学;2017年

5 胡维岩;基于自主开发的血泵样机性能分析[D];浙江大学;2013年

6 杨剑;电磁血泵的研制及体外模拟实验[D];第四军医大学;2001年

7 范灏;具有周向分布楔形间隙结构的液力悬浮血泵设计与研究[D];浙江大学;2014年

8 刘恒拓;大间隙磁力驱动血泵调速控制及在线检测系统研究[D];中南大学;2011年

9 李进军;植入式左心室辅助装置驱动器设计[D];杭州电子科技大学;2011年

10 陈建伟;基于单片机控制的微型轴流式血泵外磁驱动系统研究[D];中南大学;2005年

本文编号：2717908