基于fluent离心式血泵内流场仿真与结构优化

作     者：龚晓东 杨树进 刘祚时 GONG Xiaodong;YANG Shujin;LIU Zuoshi

作者机构：江西理工大学机电工程学院江西赣州341000 广东顺德创新设计研究院广东佛山528305 

出 版 物：《中国医学物理学杂志》 (Chinese Journal of Medical Physics)

年 卷 期：2022年第39卷第7期

页      面：913-918页

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0836[工学-生物工程] 

基　　金：国家自然科学基金青年科学基金(81800556) 广东省基础与应用基础研究基金(2020A1515010557) 

主　　题：优化血泵 溶血性能 计算流体力学技术 溶血预估模型 

摘      要：提高溶血性能,降低溶血率作为血泵性能优化的一个重要指标,对血泵的结构优化具有重要的指导意义。本文基于一款离心式血泵通过使用计算流体力学(CFD)技术,采用非结构化网格、N-S方程和标准K-ε湍流模型在fluent中模拟分析出不同工况下血泵流场内部的剪切力场、压力场等重要参数并根据叶轮流场数据分析,提出了4种不同的结构优化方案;并基于三维快速溶血预估模型计算出不同流量、不同叶轮结构下血泵的溶血性能。仿真结果显示:当叶片与叶轮径向夹角为45°,流量达到5L/min、转速为2100r/min时,扬程为115mmHg,溶血率达到0.0221g/100L,优化后模型较原模型溶血率提升40.9%,满足人体泵血生理需求。实验结果显示:选用优化后结构进行实验分析,得到扬程的实验数据与仿真数据相互验证,进一步证实了该仿真结果的准确性。