基于虚拟样机技术的膀胱动力泵及尿道阀仿真研究

发布时间：2017-10-21 14:49

  本文关键词：基于虚拟样机技术的膀胱动力泵及尿道阀仿真研究

  更多相关文章： 膀胱动力泵 尿道阀 虚拟样机技术 Fluent 数值模拟

【摘要】：神经源性膀胱是指由于控制排尿的中枢神经受损而引起的膀胱排尿功能障碍的一类疾病,目前尚无有效的治疗办法。临床上通常采取的尿道插管引流、膀胱造瘘转流和腹部施压等辅助排尿措施均易引发泌尿系统感染或其它并发症。为解决神经源性膀胱患者排尿困难的问题,本课题前期提出了一种超声汽化蒸汽驱动的排尿助力系统(也称膀胱动力泵)和一种超声汽化蒸汽驱动的尿道阀,它们是利用超声波热效应及热工转换原理来实现辅助膀胱排尿功能的。为将其应用于动物实验和进一步临床实验研究,有必要对其特性展开深入的理论分析与模拟实验研究。本文主要工作如下：首先,基于虚拟样机技术和流体力学理论建立了膀胱动力泵的虚拟样机模型,利用Fluent软件对膀胱动力泵排尿过程的流场分布进行了数值模拟,并模拟实验验证了模型的有效性。通过改变模型的仿真参数,获得了在不同初始排尿驱动压下的尿流率曲线。结果表明：增大初始排尿驱动压可以增大尿流率,提高膀胱动力泵的排尿动力特性。其次,应用虚拟样机技术建立了尿道阀驱动囊的仿真模型,利用Fluent软件对驱动囊内驱动压的建立进行了动态流场仿真,并模拟实验验证了模型的有效性。利用所建模型仿真分析了超声控制参数以及尿道阀结构参数对驱动特性的影响规律。结果表明：增大超声波的声强、辐射面积和频率,减小驱动腔体积,均可提高尿道阀的驱动特性。再次,利用Fluent中动网格和UDF技术对尿道阀开启过程中阀芯的运动过程进行了二维动态数值模拟,获得了阀芯运动过程中阀芯位移及其受力的变化规律。最后,基于上述尿道阀的研究分析结果,提出了一种新型结构的尿道阀,开展了尿道阀的启闭特性实验研究,研究结果表明尿道阀的启闭性能良好。本文研究结果可为超声汽化蒸汽驱动的膀胱动力泵和尿道阀的特性分析及其结构优化设计提供参考依据,也可为研究新型的辅助排尿方案提供指导,对其它可植入式系统分析和设计有借鉴意义。
【关键词】：膀胱动力泵 尿道阀 虚拟样机技术 Fluent 数值模拟
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.9;R694.5
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 绪论13-23
• 1.1 课题来源13
• 1.2 课题背景及意义13-14
• 1.3 国内外研究现状分析14-22
• 1.3.1 膀胱动力泵研究现状14-15
• 1.3.2 尿道阀研究现状15-18
• 1.3.3 虚拟样机技术研究现状18-20
• 1.3.4 Fluent应用研究现状20-22
• 1.4 论文的主要研究内容22-23
• 第二章 膀胱动力泵及尿道阀组成原理23-31
• 2.1 膀胱储排尿原理23-25
• 2.2 膀胱动力泵25-28
• 2.2.1 膀胱动力泵的组成及工作原理25-27
• 2.2.2 膀胱动力泵性能指标27-28
• 2.3 尿道阀28-30
• 2.3.1 尿道阀的组成及工作原理28-30
• 2.3.2 尿道阀性能指标30
• 2.4 小结30-31
• 第三章 膀胱动力泵虚拟样机仿真分析31-49
• 3.1 虚拟样机概述31-33
• 3.1.1 虚拟样机的定义31-32
• 3.1.2 虚拟样机技术的定义32-33
• 3.2 计算流体力学理论概述33-36
• 3.2.1 流体力学控制方程33-34
• 3.2.2 湍流模型34-35
• 3.2.3 初始条件和边界条件35-36
• 3.3 膀胱动力泵虚拟样机的建立36-41
• 3.3.1 物理模型的建立36-37
• 3.3.2 模型网格划分37-39
• 3.3.3 求解器的选择39-40
• 3.3.4 流体参数设置40
• 3.3.5 边界条件设置40-41
• 3.4 仿真结果分析41-43
• 3.4.1 压力云图41-42
• 3.4.2 速度云图42-43
• 3.5 模拟实验系统43-48
• 3.5.1 模拟实验系统原理43-45
• 3.5.2 模拟实验系统的软件设计45-47
• 3.5.3 尿流率结果分析47-48
• 3.6 小结48-49
• 第四章 尿道阀虚拟样机仿真分析49-59
• 4.1 尿道阀驱动囊建模49-51
• 4.1.1 数学建模49-50
• 4.1.2 仿真模型的建立和网格划分50-51
• 4.1.3 计算方法和边界条件51
• 4.2 仿真模型实验验证51-57
• 4.2.1 模拟实验系统51-53
• 4.2.2 仿真与实验结果分析53-57
• 4.3 小结57-59
• 第五章 尿道阀开启过程数值模拟59-65
• 5.1 Fluent仿真计算过程59-62
• 5.1.1 动网格原理59-60
• 5.1.2 模型的网格划分60
• 5.1.3 物理模型的设置60-61
• 5.1.4 计算方法和边界条件61-62
• 5.2 阀芯运动过程流场分析62-64
• 5.3 小结64-65
• 第六章 尿道阀结构设计65-71
• 6.1 尿道阀的组成原理65-66
• 6.2 尿道阀的特点66-67
• 6.3 尿道阀的启闭特性研究67-69
• 6.3.1 启闭条件67
• 6.3.2 启闭特性实验验证67-69
• 6.4 小结69-71
• 总结和展望71-73
• 1. 总结71
• 2. 展望71-73
• 参考文献73-77
• 攻读硕士期间的研究成果77-81
• 致谢81

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 逄黎虹;关天民;;基于虚拟样机技术的轮椅耐久性仿真分析[J];现代制造工程;2007年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 刘杰;彭晓源;;飞行器动力学虚拟样机技术研究[A];加入WTO和中国科技与可持续发展——挑战与机遇、责任和对策（下册）[C];2002年

2 熊光楞;李伯虎;柴旭东;;虚拟样机技术[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年

3 张银龙;殷川;;工程装备中虚拟样机技术的应用[A];第十四届全国工程设计计算机应用学术会议论文集[C];2008年

4 刘德;谢金法;朱涛;;车辆传动系统虚拟样机技术研究[A];河南省汽车工程学会第二届科研学术研讨会论文集[C];2005年

5 李伯虎;柴旭东;朱文海;熊光楞;王行仁;毛媛;王江云;刘杰;陈晓波;;复杂产品虚拟样机技术的研究与实践[A];二○○一年中国系统仿真学会学术年会论文集[C];2001年

6 刘方玉;余方捷;;导引头住处处理系统虚拟样机技术[A];中国体视学学会图像分析专业、中国体视学学会仿真与虚拟现实专业、中国航空学会信号与信息处理专业第一届联合学术会议论文集[C];2000年

7 王春光;谭立东;;基于虚拟样机技术的牧草高密度压捆过程分析[A];农业机械化与新农村建设——中国农业机械学会2006年学术年会论文集（下册）[C];2006年

8 贾志新;尚红亮;滕向阳;王传斌;;虚拟样机技术在立式回转电火花线切割机床研制中的应用[A];2007年中国机械工程学会年会之第12届全国特种加工学术会议论文集[C];2007年

9 贾志新;尚红亮;滕向阳;王传斌;;虚拟样机技术在立式回转电火花线切割机床研制中的应用[A];2007年中国机械工程学会年会论文集[C];2007年

10 文武;;应用虚拟样机技术进行摩托车性能仿真[A];加入WTO和中国科技与可持续发展——挑战与机遇、责任和对策（下册）[C];2002年

中国重要报纸全文数据库 前2条

1 昆研;昆船：借“外力”搞科研[N];中国船舶报;2008年

2 本报记者　 周薇;数字化概念引入纺机业[N];中国纺织报;2006年

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 闵春平;基于本体的跨领域虚拟样机技术研究[D];国防科学技术大学;2003年

2 陈曦;复杂产品虚拟样机技术及其应用研究[D];南京理工大学;2005年

3 彭禹;基于虚拟样机技术的发动机子系统设计方法研究[D];浙江大学;2007年

4 杨磊;虚拟样机技术及其在航天遥感器研发中的应用[D];国防科学技术大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 李存哲;基于虚拟样机技术高速印铁机的设计研究[D];南京理工大学;2015年

2 李丽;虚拟样机技术在彩钢板企业中的应用研究[D];西南交通大学;2015年

3 杨曙光;基于虚拟样机技术的轿车等速驱动轴仿真与改进设计[D];江西理工大学;2015年

4 佘准;旋转飞船稳定性ADAMS仿真研究[D];东北大学;2011年

5 梁洪汉;基于虚拟样机的自装卸车拉臂机构优化设计研究[D];重庆交通大学;2015年

6 莫帅;基于虚拟样机技术的宽V带无级变速器的设计与研究[D];天津科技大学;2013年

7 车睿;基于虚拟样机技术的货叉式AGV稳定性研究与结构优化[D];机械科学研究总院;2015年

8 张都;基于虚拟样机技术的膀胱动力泵及尿道阀仿真研究[D];广东工业大学;2016年

9 李薇;虚拟样机技术的研究和实现[D];南京理工大学;2002年

10 杨超峰;虚拟样机技术在拖拉机造型中的应用研究[D];河南科技大学;2010年

，

本文编号：1073957