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轴流式血泵水动力特性和生物相容性的数值模拟 被引量：3
1
作者 胡其会 张鸣远 +1 位作者 李景银 杨万英 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期118-122,共5页
为了准确评价自行设计的轴流式血泵的水力性能和生物相容性,将一种黏弹性流体k-ε模型应用于该血泵内紊流流动特性的数值模拟,分析了轴流泵的泵壳与转子间狭缝中以及叶轮流道内的静压和切应力的分布规律,并将溶血指标计算方法与此黏弹... 为了准确评价自行设计的轴流式血泵的水力性能和生物相容性,将一种黏弹性流体k-ε模型应用于该血泵内紊流流动特性的数值模拟,分析了轴流泵的泵壳与转子间狭缝中以及叶轮流道内的静压和切应力的分布规律,并将溶血指标计算方法与此黏弹性紊流模型结合,计算了黏弹性流体为工质时血泵的溶血指标,并与水为工质时的计算结果进行了对比.结果表明:在相同转速和流量条件下,质量分数为0.06%的黄原胶溶液为工质时的静压压升高于以水为工质时的相应值,质量分数为39%的甘油溶液为工质时静压压升最不明显;甘油溶液的雷诺应力和黏性切应力均高于水和黄原胶溶液的相应值;黏弹性流体为工质时泵的溶血指标比水和甘油溶液的低,且数值处于同一数量级上.该模型能较为准确地预测血泵内黏弹性流体的紊流流动特性,但血泵的结构需进一步优化和改善. 展开更多
关键词 黏弹性流体k-ε模型 轴流式血泵 数值模拟 溶血指标
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轴流式血泵流体特性CFD研究 被引量：5
2
作者 谢雄 谭建平 刘云龙 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2014年第2期154-160,共7页
在轴流式血泵的研发中,通常将血液当作牛顿流体来处理,考虑到当动脉存在局部狭窄等几何突变情况时,动脉局部流场中可能产生流动剪切率非常低的区域,因此有必要考虑血液的非牛顿特性.建立了轴流式血泵模型,通过CFD仿真分析得到血泵转速... 在轴流式血泵的研发中,通常将血液当作牛顿流体来处理,考虑到当动脉存在局部狭窄等几何突变情况时,动脉局部流场中可能产生流动剪切率非常低的区域,因此有必要考虑血液的非牛顿特性.建立了轴流式血泵模型,通过CFD仿真分析得到血泵转速和流量的变化对血泵出入口流场的影响,以及血泵导叶对泵体内流场的影响规律,并通过对设计的血泵进行泵水实验,测量了轴流式血泵输出流量和压力参数.结果表明所设计的血泵在驱动性能上和仿真是相符的. 展开更多
关键词 轴流式血泵 非牛顿特性 流场分布 CFD仿真
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磁极位置对永磁轴流式血泵驱动能力影响的研究 被引量：2
3
作者 祝忠彦 谭建平 +3 位作者 许焰 刘云龙 刘志坚 刘恒拓 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2011年第9期1543-1547,1552,共6页
为提高永磁轴流式血泵的驱动能力,利用ANSYS有限元分析软件仿真计算了大间隙磁力驱动系统的驱动力矩,通过实验计算了永磁轴流式血泵的最大负载力矩,得到了磁极相对位置(系统耦合距离、两电磁体间磁极距离、永磁体偏离两电磁体中心位置... 为提高永磁轴流式血泵的驱动能力,利用ANSYS有限元分析软件仿真计算了大间隙磁力驱动系统的驱动力矩,通过实验计算了永磁轴流式血泵的最大负载力矩,得到了磁极相对位置(系统耦合距离、两电磁体间磁极距离、永磁体偏离两电磁体中心位置的距离、两电磁体间的相对夹角等)对系统驱动能力的影响。结果表明:通过减小系统耦合距离,减小两电磁体间磁极距离,将永磁体置于偏离电磁体中心位置8 mm左右的位置,将两电磁体垂直放置等方法,可以提高系统驱动能力。 展开更多
关键词 磁极位置 驱动能力 大间隙 永磁 轴流式血泵
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轴流式血泵流场CFD仿真(英文) 被引量：1
4
作者 谢雄 谭建平 《机床与液压》 北大核心 2014年第6期5-10,23,共7页
在轴流式血泵的研发过程中,动脉局部流场中可能产生流动剪切率非常低的区域,因此有必要考虑血液的非牛顿特性。建立了轴流式血泵模型,通过CFD仿真分析得到血泵转速和流量的变化对血泵出入口压力分布和速度分布的影响,并采用水和甘油(2... 在轴流式血泵的研发过程中,动脉局部流场中可能产生流动剪切率非常低的区域,因此有必要考虑血液的非牛顿特性。建立了轴流式血泵模型,通过CFD仿真分析得到血泵转速和流量的变化对血泵出入口压力分布和速度分布的影响,并采用水和甘油(2∶1)的混合流体替代血液,对设计的血泵进行驱动实验,测量了轴流式血泵输出流量和压力参数。结果表明:所设计的血泵在规律上和仿真是相符的。 展开更多
关键词 轴流式血泵 非牛顿流体 流场分布 CFD仿真
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轴流式血泵升速过程S曲线控制研究
5
作者 谭建平 刘恒拓 +3 位作者 许焰 刘云龙 祝忠彦 谭炜 《郑州大学学报（工学版）》 CAS 北大核心 2011年第3期55-59,共5页
基于传统S曲线控制算法,提出了一种能促进轴流式血泵升速过程驱动性能研究的三段S曲线升速控制方法.建立了S曲线升速模型,并离散求解得到定时常数和步数等参数;再利用上位机通信将参数实时传递给单片机,实现血泵升速过程S曲线控制.实验... 基于传统S曲线控制算法,提出了一种能促进轴流式血泵升速过程驱动性能研究的三段S曲线升速控制方法.建立了S曲线升速模型,并离散求解得到定时常数和步数等参数;再利用上位机通信将参数实时传递给单片机,实现血泵升速过程S曲线控制.实验结果表明,血泵启动速度为300 r/m in,达到最大稳定转速为6 000 r/m in时,使得血泵运行快速而且驱动能力最大的S曲线的加速周期约为1.2 s.相对以往的血泵升速控制过程,驱动时间明显缩短,振动噪声小,加速性能良好. 展开更多
关键词 轴流式血泵 S曲线 升速控制 上位机
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轴承磨损导致的轴流式血泵偏心对其血流动力学性能和血液损伤的计算流体力学分析 被引量：3
6
作者 符珉瑞 穆振霞 常宇 《医用生物力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第A01期94-94,共1页
轴流式血泵(一种机械循环辅助装置),为晚期心力衰竭患者提供短期和长期的血流动力学支持。随着使用时间的增加,轴流式血泵的轴承系统会发生不同程度的磨损,导致轴流式血泵的转子出现不同心的情况,改变了轴流式血泵的内部流场环境,增加... 轴流式血泵(一种机械循环辅助装置),为晚期心力衰竭患者提供短期和长期的血流动力学支持。随着使用时间的增加,轴流式血泵的轴承系统会发生不同程度的磨损,导致轴流式血泵的转子出现不同心的情况,改变了轴流式血泵的内部流场环境,增加了长期使用轴流式血泵的患者产生并发症的风险。然而,对于由转子不同心带来的血流动力学性能的研究还不够广泛。在本研究中,认为轴承磨损是均匀的,即转子叶片的轴线与轴流式血泵轴线平行,同时用两个轴之间的距离(L)量化不同心的程度。L的最大值是叶顶间隙的尺寸,L的最小值是0。本研究中,建立了10个不同L的用于计算流体力学几何模型,并对其进行了详细的CFD分析,以研究转子不同心对(流动条件11 000 r/min,5 L/min)血流动力学性能和水力性能的影响。用标准剪应力在特定阈值(τ<1 Pa:血栓形成,τ>9 Pa:血管性血友病因子破坏,τ>50 Pa:血小板活化,τ>150 Pa:红细胞破裂)中的体积百分比来比较不同L时的血液损伤,并根据欧拉近似方法计算出不同L下轴流式血泵的改良溶血指数(MIH)。CFD模拟预测了轴流式血泵的压头、水力效率、流体的体积分数在临界值(9、50、150 Pa)以上的变化。当L从0增加到最大值时,上述结果更高。这意味着轴承磨损导致的不同心,是导致溶血、血栓形成、出血风险增加的原因之一。 展开更多
关键词 计算流体力学(CFD) 血流动力学 轴流式血泵 不同心 血液损伤 溶血 血栓
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轴流式血泵磁力驱动系统转矩特性研究
7
作者 谭卓 谭建平 +1 位作者 刘云龙 谭炜 《广西大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2013年第2期308-313,共6页
为了进一步缩小轴流式血泵体积,为驱动结构优化设计提供指导,研究血泵磁力驱动系统驱动力矩和负载力矩。以实际轴流式血泵为基础,设计了三齿槽和六齿槽两种定子结构;基于ANSYS软件建立了血泵磁力传动系统二维电磁场仿真模型,计算并比较... 为了进一步缩小轴流式血泵体积,为驱动结构优化设计提供指导,研究血泵磁力驱动系统驱动力矩和负载力矩。以实际轴流式血泵为基础,设计了三齿槽和六齿槽两种定子结构;基于ANSYS软件建立了血泵磁力传动系统二维电磁场仿真模型,计算并比较了两种结构的驱动力矩,研究电流对驱动力矩影响规律,建立了血泵负载力矩模型;进行了血泵流体力学特性试验。研究结果表明:在满足人体正常生理要求时,血泵负载力矩值为0.0107 N.m;额定功率下,三齿槽定子结构比六齿槽结构具有更好的驱动能力,驱动电流与驱动力矩成线性正相关关系,电流为0.32 A时,三齿槽定子能够满足血泵9 000 r/min时对驱动力矩要求。该研究为轴流式血泵的磁力驱动结构设计及优化提供了理论依据。 展开更多
关键词 轴流式血泵 电磁场 ANSYS 驱动力矩 负载力矩
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基于外磁场耦合的血泵驱动系统 被引量：11
8
作者 徐先懂 龚中良 谭建平 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期711-714,共4页
基于横向旋转磁场的耦合原理,提出轴流式血泵外磁场驱动系统方案,设计一种泵机分离的结构。采用等效电流法建立了永磁体等效物理模型,计算血泵驱动系统的主动轮和从动轮之间的距离、相对转角以及磁极对数对血泵传动扭矩的影响。研究结... 基于横向旋转磁场的耦合原理,提出轴流式血泵外磁场驱动系统方案,设计一种泵机分离的结构。采用等效电流法建立了永磁体等效物理模型,计算血泵驱动系统的主动轮和从动轮之间的距离、相对转角以及磁极对数对血泵传动扭矩的影响。研究结果表明:在生理范围内,即主动轮与从动轮的安装距离小于60mm,设计的永磁体输出的扭矩大于血泵需要的扭矩(6.4N-mm),能够满足血泵的驱动要求。主动轮与从动轮的磁极对数是影响血泵系统性能的关键参数,主动轮与从动轮磁极对数越少,传动扭矩越大,但是扭矩波动也大;主动轮的磁极对数大于从动轮的磁极对数,驱动系统传动平稳,对控制有利。 展开更多
关键词 外磁场耦合 轴流式血泵 磁力矩 磁极对数
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大间隙磁力传动系统能量传递效率 被引量：3
9
作者 刘云龙 谭建平 +2 位作者 许焰 刘志坚 祝忠彦 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期1296-1302,共7页
为了解大间隙、高转速条件下磁力传动系统的能量传递规律,研究行波磁场驱动的大间隙磁力驱动技术;通过微型轴流式血泵外磁场驱动,对大间隙磁力驱动系统各部分能量耗散进行研究,建立系统能量传递效率的数学模型。通过轴流式血泵泵水实验... 为了解大间隙、高转速条件下磁力传动系统的能量传递规律,研究行波磁场驱动的大间隙磁力驱动技术;通过微型轴流式血泵外磁场驱动,对大间隙磁力驱动系统各部分能量耗散进行研究,建立系统能量传递效率的数学模型。通过轴流式血泵泵水实验,得到血泵在耦合距离20 mm和30 mm时的最大能量传递效率,即磁力传动系统的最佳工作点,并通过与理论解析值相比较,得到大间隙磁力驱动系统的能量传递效率的变化趋势,确定磁力驱动系统能量传递效率的主要影响因素,为提高磁力驱动系统的能量传递效率提供了途径和依据。 展开更多
关键词 大间隙 磁力传动 轴流式血泵 能量传递效率 数学模型
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大间隙磁力传动系统驱动能力优化及加速控制方法 被引量：1
10
作者 刘辉 许焰 +2 位作者 朱宗铭 程立志 刘云龙 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2017年第11期15-21,共7页
以大间隙磁力传动系统的电磁体为研究对象,研究了电磁体铁芯材料与结构参数对系统驱动能力的影响,确定了电磁体铁芯采用Z10-T25取向硅钢片可提高系统驱动能力;根据所建立的系统启动过程动力学模型,研究了实现轴流式血泵快速平稳启动的... 以大间隙磁力传动系统的电磁体为研究对象,研究了电磁体铁芯材料与结构参数对系统驱动能力的影响,确定了电磁体铁芯采用Z10-T25取向硅钢片可提高系统驱动能力;根据所建立的系统启动过程动力学模型,研究了实现轴流式血泵快速平稳启动的加速控制方法,并将实验数据与理论仿真解析结果进行了对比:在电磁线圈通电脉冲频率从0Hz到150Hz的启动过程中,血泵转速从0r/min加速到9 000r/min,血泵出口压力p和流量Q的实验值均与理论仿真值变化趋势一致。研究表明驱动系统可在4s以内使轴流式血泵的输出压力和流量达到控制目标值。 展开更多
关键词 大间隙 驱动能力 轴流式血泵 加速
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