离心血泵两相流仿真分析

发布时间：2021-04-18 01:51

　　应用计算流体动力学分析软件,对离心血泵进行两相流数值模拟,分析离心血泵内部红细胞的分布规律及流场流动特性。搭建离心血泵测试平台,在相同工况下测试流体动力特性,并与仿真结果进行对比。结果表明,1 800 r/min工况时,离心血泵测试所得流量和扬程与仿真结果吻合。离心血泵内部整体流动状况良好,流量和扬程均能够满足人体生理需求。离心血泵内部血细胞非均匀分布,体积分数在叶轮区呈现一定幅度的变化。离心血泵内部剪切应力小于150 Pa的区域占总区域的比例约为94. 75%,高剪切应力主要集中于叶轮边缘处。 

【文章来源】：机械制造. 2020,58(08)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

离心血泵结构

将离心血泵三维模型文件导入ANSYS Workbench软件，提取出血液流通的流体域，然后导入ANSYS ICEMCFD软件进行网格划分[10]。由于血液在离心血泵中各部位的运动状况不相同，因此将流体域划分为血液进口区、叶轮区、血液出口区三部分，并分别在血液进口区与叶轮区及叶轮区与血液出口区建立交界面[11]。应用多重参考坐标系法，分别建立动坐标系和静坐标系。离心血泵整体结构比较复杂，计算区域的结构不规则，因此选择非结构四面体网格单元对流体域进行网格划分，共得到3 624 930个网格单元。对流动比较复杂的区域进行局部网格加密，如图4所示。▲图4离心血泵模型局部网络加密

湍流模型选用RNG k-ε模型，同时采用标准壁面函数法。压力速度耦合方式选择SIMPLE算法。采用隐式分离式求解器，离散格式设置为二阶迎风。通过欠松弛方式求解迭代过程，压力因子设置为0.3，体积力因子设置为1.0，密度因子设置为1.0，动量因子设置为0.7，残差收敛控制在1×10-5。残差图如图5所示，经过1 000次迭代后趋于稳定。3 分析结果

【参考文献】：
期刊论文
[1]流量与叶片出口宽度对离心血泵溶血性能的影响[J]. 胡婉倩,李学敏,徐林,刘继伟,孙皓.  中国组织工程研究. 2019(10)
[2]轴流血泵流场分析与结构改进[J]. 李驰培,杨秀萍,陈俊,佟生,李国荣.  制造业自动化. 2018(11)
[3]基于多相流的轴流血泵流场分析及溶血指数预测[J]. 王带领,谭建平,喻哲钦.  中南大学学报(自然科学版). 2018(08)
[4]基于计算颗粒流体动力学的流化床气固两相流场特性分析[J]. 贾文广,程爱平,孔祥鑫,王凯,李庆领.  机械制造. 2018(04)
[5]应用多相流技术探究离心式血泵的性能[J]. 刘晓军,杨俊培,黄碧娟,刘莉.  中国医疗设备. 2015(10)
[6]离心式磁悬浮血泵内部流场数值仿真[J]. 吴华春,王志强,龚高,周欣.  解放军医药杂志. 2013(08)
[7]基于CFD技术的Sarns离心式血泵流动特性分析[J]. 程云章,朱莉花,张伟国.  北京生物医学工程. 2012 (02)
[8]复杂形状血管中血液两相流动研究[J]. 王彦鹏,陈国定.  科学技术与工程. 2007(12)
[9]计算流体动力学在叶轮式心脏泵中的应用研究[J]. 王芳群,钱坤喜.  生物医学工程学杂志. 2006(05)

硕士论文
[1]离心式磁悬浮血泵的流体仿真与实验研究[D]. 张帆.哈尔滨理工大学 2016



本文编号：3144559