基于热流耦合的轴流式血泵温升影响因素研究

发布时间：2021-06-14 03:30

　　人工心脏已进入临床发展阶段,溶血现象是制约人工心脏长久使用的一大难题。不正常的温度条件会使红细胞的正常生理机能和形态发生改变,从而影响其携氧能力。为研究人工心脏正常运转时的温升情况,先利用Solidworks软件建立轴流式血泵的三维仿真模型,然后基于ANSYS Workbench软件对血泵整体进行热流耦合温度场仿真,探究了定子绕组相阻值、血泵转速、定子外壳和泵外壳之间的气隙导热系数以及血液导热系数对血泵及血液整体温升的影响。结果表明,在满足血泵供血要求的前提下,适当减小定子绕组相阻值、降低转速可有效降低血泵整体温升,而气隙物质和血液导热系数的变化对血泵整体温度的影响不是很明显。 

【文章来源】：中国医学物理学杂志. 2020,37(10)CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

轴流式血泵整体结构

其中血泵温度最高区域达到49.635℃，血液在紧贴血泵外壳区域达到最高温度44.005℃，而在血液与导轮及叶轮接触面附近区域，血液温度接近环境温度（37℃），这是由于叶轮和导轮本身发热较小，且流速较大（最高达11.2 m/s），在血液对流换热的作用下，其温升相对较小。3 相关因素对血泵温度场的影响仿真分析

取定子绕组相阻值为5.4Ω，改变叶轮转速分别为5 000、6 000、7 000、8 000、9 000、10 000、11 000、12 000 r/min，仿真分析得到不同转速下血泵导轮、叶轮、血泵定子绕组、定子铁芯和血液的温升情况如图3所示。可知，随着转速的增加，血泵各部分温升均随之增大，血泵转速在9 000 r/min附近时，血泵整体温升的变化趋势也随之变大。当血泵转速为8 000 r/min时，定子绕组最高温度为43.474℃、定子铁芯为41.034℃、血液为40.617℃、叶轮为37.454℃。3.2 绕组相阻值对血泵温度场的影响

【参考文献】：
期刊论文
[1]轴流血泵电机温度场分析及其对血液和组织的损伤[J]. 胡及雨,云忠,向闯,彭舸.  中国医学物理学杂志. 2017(12)
[2]温度对红细胞变形性的影响[J]. 赵玉衡,张晓华,曹石.  北京医科大学学报. 1994(04)

博士论文
[1]生物组织传热及其若干应用研究[D]. 朱光明.华中科技大学 2004

硕士论文
[1]大气隙永磁轴流式血泵磁力传动系统研究[D]. 谭卓.中南大学 2014



本文编号：3228974