应用CFD研究叶轮设计对人工心脏泵内流场的影响 被引量：10

1

作者 王芳群 曾培 +3 位作者 茹伟民 袁海宇 封志刚 钱坤喜 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第5期578-582,共5页

溶血是叶轮血泵常见的一种血液破坏现象,而造成这种现象的内在原因是血液的动力学行为。本研究针对基于流线型设计的叶轮血泵和一种直叶片血泵,应用CFD对其内部流场进行了数值模拟,并通过溶血实验对结果进行了验证。研究结果表明,流线... 溶血是叶轮血泵常见的一种血液破坏现象,而造成这种现象的内在原因是血液的动力学行为。本研究针对基于流线型设计的叶轮血泵和一种直叶片血泵,应用CFD对其内部流场进行了数值模拟,并通过溶血实验对结果进行了验证。研究结果表明,流线型叶轮血泵内的流动模式符合流线型设计理论,与直叶片叶轮血泵相比,它的溶血较小,更符合血液动力学要求。可以认为,在相同的边界条件下,流线型叶轮血泵具有更好的血液相容性,不容易造成血液破坏。 展开更多

关键词 溶血 流线型叶轮 CFD

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基于粒子图像测速技术的血泵内流场研究 被引量：6

2

作者 王芳群 李岚 +5 位作者 王颢 茹伟民 曾培 袁海宇 荆腾 钱坤喜 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期597-601,共5页

自制外触发同步系统,应用二维粒子图像测速技术技术(PIV)实现了流线型叶轮血泵和直叶片叶轮血泵的内流场的测量,并分析叶轮设计和运行条件对血泵内流场和血液相容性的影响。实验结果表明:基于外触发同步的PIV系统实现了对血泵同一流道... 自制外触发同步系统,应用二维粒子图像测速技术技术(PIV)实现了流线型叶轮血泵和直叶片叶轮血泵的内流场的测量,并分析叶轮设计和运行条件对血泵内流场和血液相容性的影响。实验结果表明:基于外触发同步的PIV系统实现了对血泵同一流道的流速信息的连续采样;血泵内的绝对速度和相对速度分布随着叶轮设计、流量和进出口压差而改变。在设计工况(4 L/min,100 mmHg)下,流线型叶轮血泵流道内的流动模式较为规则,而直叶片血泵的流动模式则出现了明显的旋涡、回流和流动分离等现象。根据血液动力学理论,在设计工况下,流线型叶轮血泵具有较好的血液相容性。 展开更多

关键词 粒子图像测速(PIV) 血液相容性 内流场 外触发

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离心型人工心脏电动叶轮血泵的左心室辅助动物长期存活试验研究 被引量：16

3

作者 钱坤喜 郑铭 茹伟民 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 1997年第3期206-211,共6页

自制离心型人工心脏电动叶轮血泵在１８头小公牛身上行左心室辅助存活试验，其中有三头实验牛分别存活６２、５４、４６ｄ，试验期动物血液参数和器官功能无明显变化，证明该装置的血液相容性已经达到设计要求，动物死亡或实验终结，均... 自制离心型人工心脏电动叶轮血泵在１８头小公牛身上行左心室辅助存活试验，其中有三头实验牛分别存活６２、５４、４６ｄ，试验期动物血液参数和器官功能无明显变化，证明该装置的血液相容性已经达到设计要求，动物死亡或实验终结，均由血泵内轴承磨损引起。因此，研制磁力轴承替代机械轴承，以避免机械磨损，是实现离心型人工心脏电动叶轮血泵突破性进展的关键。 展开更多

关键词 离心型 人工心脏 电动叶轮血泵 存活试验

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人工心脏血泵驱动电机的控制研究 被引量：6

4

作者 曾培 茹伟民 +1 位作者 袁海宇 钱坤喜 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2001年第4期342-345,共4页

本文介绍了一种新颖的泵机合一结构的人工心脏叶轮血泵驱动电机的控制系统设计。该控制系统取消位置传感器 ,采用反电势进行位置检测控制 ,结果使血泵可靠性提高 ,性能改善 ,长度缩短 ,连接线减少 ,更适合于临床应用。

关键词 人工心脏 无刷直流电机 无传感器位置检测 血泵驱动电机

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鼾症动物模型的建立及其气管力学重建的实验研究 被引量：2

5

作者 刘永义 覃开蓉 +7 位作者 包亚军 陈云俊 刘文华 陈太平 钱兴皋 刘瀛 桑琛 郑明祥 《医用生物力学》 EI CAS CSCD 2007年第1期99-103,共5页

目的建立阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(OSAHS)动物模型,研究咽腔力学环境改变对气管力学特性的影响。方法利用低压舱饲养小型猪获得OSAHS动物模型,测量其气管无载荷、零应力状态的几何尺寸及不同轴向伸长比下的压力(p)—容积(V)关系... 目的建立阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(OSAHS)动物模型,研究咽腔力学环境改变对气管力学特性的影响。方法利用低压舱饲养小型猪获得OSAHS动物模型,测量其气管无载荷、零应力状态的几何尺寸及不同轴向伸长比下的压力(p)—容积(V)关系。进一步计算得到气管的零压顺应性,并与正常对照组比较。结果模型猪出现了明显的类OSAHS表现。与正常对照组相比,模型猪气管无载荷、零应力状态几何尺寸增大,不同伸长比下的零压顺应性增大;模型猪气管黏膜组织的超微结构发生了明显改变。结论提出的建立OSAHS动物模型的方法具有可行性,模型猪气管的形态与结构及力学特性均发生了重建。 展开更多

关键词 阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征 气管 零应力状态 无载荷状态 p-V关系 零压顺应性 猪

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叶轮全人工心脏的双心室辅助急性动物试验研究 被引量：5

6

作者 钱坤喜 郑铭 茹伟民 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 1997年第4期378-382,共5页

叶轮全人工心脏的双心室辅助急性动物试验研究＊钱坤喜郑铭茹伟民（江苏理工大学生物医学工程研究所，镇江２１２０１３）ＡＣＵＴＥＢＩＶＥＮＴＲＩＣＵＬＡＲＡＳＳＩＳＴＩＮＰＩＧＳＷＩＴＨＩＭＰＥＬＬＥＲＴＯＴＡＬＨＥＡＲＴ... 叶轮全人工心脏的双心室辅助急性动物试验研究＊钱坤喜郑铭茹伟民（江苏理工大学生物医学工程研究所，镇江２１２０１３）ＡＣＵＴＥＢＩＶＥＮＴＲＩＣＵＬＡＲＡＳＳＩＳＴＩＮＰＩＧＳＷＩＴＨＩＭＰＥＬＬＥＲＴＯＴＡＬＨＥＡＲＴＱｉａｎＫｕｎｘｉ，ＺｈｅｎｇＭｉ... 展开更多

关键词 叶轮全人工心脏 双心室辅助 人工心脏

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泵机合一的叶轮式人工心脏研究进展 被引量：6

7

作者 钱坤喜 曾培 +3 位作者 茹伟民 袁海宇 封志刚 李岚 《江苏理工大学学报（自然科学版）》 2000年第6期47-49,共3页

作者研制的左心室辅助叶轮血泵已经能够稳定地维持动物血液循环 2个月 ,但轴承磨损后叶轮振动引起溶血 ,以及轴承机械摩擦生热产生血栓等问题 ,仍有待解决 作者最新研制的泵机合一的新颖心脏泵 ,采用陶瓷轴承并在轴承内通过输液的方法 ... 作者研制的左心室辅助叶轮血泵已经能够稳定地维持动物血液循环 2个月 ,但轴承磨损后叶轮振动引起溶血 ,以及轴承机械摩擦生热产生血栓等问题 ,仍有待解决 作者最新研制的泵机合一的新颖心脏泵 ,采用陶瓷轴承并在轴承内通过输液的方法 ,解决了上述问题 此外 ,新装置将有刷马达磁偶合驱动改进为无刷马达直接驱动 ,将霍尔元件控制改为无位置传感器控制 ,以及用数控线切割机加工叶轮等 ,大大提高了整个系统的驱动控制性能和加工精度 ,泵的使用寿命有望提高到 展开更多

关键词 叶轮式 人工心脏 左心室辅助 叶轮血泵 陶瓷轴承 无位置传感器 控制

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耐久性及永久性叶轮血泵研究的新进展 被引量：3

8

作者 钱坤喜 曾培 +1 位作者 茹伟民 袁海宇 《江苏理工大学学报（自然科学版）》 2002年第1期34-38,43,共6页

为了提高血泵的使用寿命 ,笔者首先研制出一种具有滚动轴承和洗刷系统的耐久性血泵 ,这种滚动轴承采用耐磨性极好的超高分子量聚乙烯材料做滚子 ,能使血泵工作数年以上 ,而洗刷系统通过输液能使轴承一直在生理盐水和肝素中工作 ,也就不... 为了提高血泵的使用寿命 ,笔者首先研制出一种具有滚动轴承和洗刷系统的耐久性血泵 ,这种滚动轴承采用耐磨性极好的超高分子量聚乙烯材料做滚子 ,能使血泵工作数年以上 ,而洗刷系统通过输液能使轴承一直在生理盐水和肝素中工作 ,也就不会生成血栓 在此设计基础上 ,作者发展了叶轮转子能够作轴向颤动的耐久性血泵 ,转子的轴向颤动使新鲜的血液在血泵的每个搏动周期进出轴承并洗刷转子 ,轴承内也就不会生成血栓 ,同时也避免了生理盐水注射的不便 ,提高了受体的舒适度和生活品质 最后 ,笔者在永磁磁浮叶轮血泵的研制方面取得了突破 ,血泵转子在永磁磁力和非磁力共同作用下 ,能够悬浮在血液中工作 ,无需位置测量和反馈控制 这种可植入的 ,能产生搏动流并具有良好血液相容性的耐久性叶轮血泵将比以往各种血泵具有更好的应用前途 。 展开更多

关键词 叶轮血泵 耐久性 滚动轴承 洗刷系统 无源磁浮 永久性 人工心脏

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无源磁浮叶轮血泵的溶血实验及其指标的测定 被引量：9

9

作者 王芳群 封志刚 +3 位作者 茹伟民 袁海宇 曾培 钱坤喜 《江苏大学学报（自然科学版）》 EI CAS 2002年第2期63-65,共3页

溶血问题是叶轮血泵首先要解决的问题 ,而溶血指标是衡量血泵性能的重要参数之一 作者根据红细胞的再生机理 ,对溶血指标进行了理论估算 ,并且针对江苏大学生物医学工程研究所新研制的无源磁浮叶轮血泵 ,运用血动力模拟循环实验台进行... 溶血问题是叶轮血泵首先要解决的问题 ,而溶血指标是衡量血泵性能的重要参数之一 作者根据红细胞的再生机理 ,对溶血指标进行了理论估算 ,并且针对江苏大学生物医学工程研究所新研制的无源磁浮叶轮血泵 ,运用血动力模拟循环实验台进行了溶血实验 ,测出其溶血指标为 0 .0 5 ,低于允许值 0 . 展开更多

关键词 无源磁浮叶轮血泵 溶血实验 溶血指标 测定

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轴向驱动永磁磁浮离心血泵的试制型装置 被引量：7

10

作者 钱坤喜 王颢 +2 位作者 茹伟民 曾培 袁海宇 《江苏大学学报（自然科学版）》 EI CAS 北大核心 2005年第6期510-513,共4页

试制成三个轴向驱动永磁磁浮离心泵的模型装置.第一个模型使用一个直流电机,用磁耦合方法驱动血泵;第二个模型以一个电机线圈代替直流电机,由线圈产生的旋转磁场驱动血泵,这种装置的长度从120mm减小到70mm;第三个模型用于动物试验,将第... 试制成三个轴向驱动永磁磁浮离心泵的模型装置.第一个模型使用一个直流电机,用磁耦合方法驱动血泵;第二个模型以一个电机线圈代替直流电机,由线圈产生的旋转磁场驱动血泵,这种装置的长度从120mm减小到70mm;第三个模型用于动物试验,将第二个模型装置的外径从45mm缩小至30mm,而电机驱动及泵血功能不变.在所有的试验模型装置中,转子均由永磁轴承支承,与定子无机械接触,叶轮均采用直线型方法设计,因此泵的扬程—流量曲线是直线形状,这表明泵内没有机械摩擦损失,也没有紊流损失. 展开更多

关键词 永磁磁悬浮 血泵 永磁轴承 轴向驱动离心泵 流线型叶轮

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基于CFD的离心式人工心脏泵的溶血预测方法 被引量：8

11

作者 王芳群 封志刚 +3 位作者 曾培 茹伟民 袁海宇 钱坤喜 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第3期338-341,345,共5页

溶血的定量评价对于人工心脏泵的设计和研究十分重要。本研究应用CFD(computational fluid dynamics)技术,针对两种叶轮设计的离心血泵进行了数值模拟,计算得到了其内部的流线分布。根据溶血、切应力和暴露时间三者之间的幂函数模型,对... 溶血的定量评价对于人工心脏泵的设计和研究十分重要。本研究应用CFD(computational fluid dynamics)技术,针对两种叶轮设计的离心血泵进行了数值模拟,计算得到了其内部的流线分布。根据溶血、切应力和暴露时间三者之间的幂函数模型,对血泵的溶血进行了预测。最后,用溶血实验结果进行了验证。结果表明,在相同的边界条件下,流线型叶轮泵内的溶血值要小于直叶片叶轮泵,与溶血实验结果一致。可见,应用CFD实现溶血的定量计算是可行的,溶血、切应力和暴露时间之间的幂函数模型能较好地反映血泵的溶血性能。 展开更多

关键词 溶血 切应力 CFD

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人工心脏输出流量和压力的神经网络估算法 被引量：5

12

作者 封志刚 曾培 +3 位作者 茹伟民 袁海宇 李岚 钱坤喜 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第6期568-572,共5页

人工心脏的输出流量和压力是血泵设计及运行的重要特性参数 ,其测量精度和方法直接关系到人工心脏在动物实验及临床中的实际应用效果。本文提出了一种新的测量方法 ,即用神经网络从叶轮式人工心脏电机驱动参数换算血泵的流量和压力。与... 人工心脏的输出流量和压力是血泵设计及运行的重要特性参数 ,其测量精度和方法直接关系到人工心脏在动物实验及临床中的实际应用效果。本文提出了一种新的测量方法 ,即用神经网络从叶轮式人工心脏电机驱动参数换算血泵的流量和压力。与传统的测量方法相比 ,本方法具有如下特点 :(1)无创性 ,不会对血液造成破坏 ,同时减少了感染机会。 (2 )结构简单 ,省去了流量计和压力计 ,便于人工心脏完全植入体内。 展开更多

关键词 输出流量 压力 神经网络估算法 人工心脏 血泵 人工神经网络 叶轮式人工心脏

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阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征模型鼠软腭的力学重建 被引量：19

13

作者 刘永义 包亚军 +2 位作者 刘文华 姚大康 覃开蓉 《医用生物力学》 EI CAS CSCD 2004年第1期27-30,共4页

目的　研究阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征 (OSAHS)咽腔呼吸压力对软腭力学特性的影响。方法　用SD鼠建立OSAHS动物模型 ,对动物模型的软腭进行单轴拉伸实验 ,离体检测软腭的弹性。结果　通过对照正常生理状态下SD鼠的实验结果 ,比较... 目的　研究阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征 (OSAHS)咽腔呼吸压力对软腭力学特性的影响。方法　用SD鼠建立OSAHS动物模型 ,对动物模型的软腭进行单轴拉伸实验 ,离体检测软腭的弹性。结果　通过对照正常生理状态下SD鼠的实验结果 ,比较研究与OSAHS有关的软腭力学特性的变化规律和软腭重建现象。结论　实验研究表明 。 展开更多

关键词 阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征 咽腔呼吸压力 软腭重建

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叶轮设计对叶轮式人工心脏溶血性能的影响 被引量：5

14

作者 封志刚 曾培 +3 位作者 茹伟民 袁海宇 王芳群 钱坤喜 《中国生物医学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期190-192,F004,共4页

为了评价人工心脏的叶轮设计对血泵溶血性能的影响 ,笔者设计加工了叶片角和叶片数分别为(2 0° ,6 )、(30° ,6 )、(40° ,6 )、(30°,5 )和 (30°,7)的五个对数螺线等角叶轮 ,并基于不同扬程和流量下的体外溶血试... 为了评价人工心脏的叶轮设计对血泵溶血性能的影响 ,笔者设计加工了叶片角和叶片数分别为(2 0° ,6 )、(30° ,6 )、(40° ,6 )、(30°,5 )和 (30°,7)的五个对数螺线等角叶轮 ,并基于不同扬程和流量下的体外溶血试验 ,探讨了叶轮设计参数与血泵溶血性能之间的相关性 ,从而系统地评价血泵各设计及运行参数对溶血破坏的影响 ,获取了血泵最佳设计参数及运行工况点等重要数据。实验结果表明 :血泵采用叶片角为 30°的六叶叶片 ,进出口压力差 10 0mmHg ,流量 4L/min时 ,其对血细胞破坏最小。 展开更多

关键词 叶轮 设计 叶轮式人工心脏 溶血性能 影响

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体循环系统建模与仿真 被引量：5

15

作者 钱坤喜 刘苓苓 +1 位作者 李岚 王芳群 《江苏大学学报（自然科学版）》 EI CAS 北大核心 2012年第3期278-282,共5页

根据流体网络与电气网络的等效关系,用电流表示血液的流动,用电阻表示血液流动的黏滞阻力,用电容表示血管的顺应性,用电感表示血流的惯性.采用1个时变电容和1个心肌电阻模拟左心室,建立了改进型五阶集总参数体循环系统电路模型.根据人... 根据流体网络与电气网络的等效关系,用电流表示血液的流动,用电阻表示血液流动的黏滞阻力,用电容表示血管的顺应性,用电感表示血流的惯性.采用1个时变电容和1个心肌电阻模拟左心室,建立了改进型五阶集总参数体循环系统电路模型.根据人体实际生理状况和临床数据制定模型参数,仿真健康心脏、不同部位病变导致的衰竭心脏的血流动力学特性,探讨了衰竭心脏的仿生控制机理,验证了所建模型的可行性.根据基础电路法列写状态方程,应用MATLAB软件进行仿真.结果表明:改进的左心室模型能全面地反映心脏的工作机理和功能,可以模拟健康状态血液动力学特性,通过改变参数又可以模拟因左心室弹性变化、外周阻力变化、心肌阻抗特性变化分别导致心衰的血流动力学特性. 展开更多

关键词 体循环系统 建模 流体网络 仿真 心衰

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新型永磁悬浮轴承在透平机及心脏泵中的应用 被引量：4

16

作者 钱坤喜 许自豪 +1 位作者 王颢 王芳群 《江苏大学学报（自然科学版）》 EI CAS 北大核心 2011年第6期663-666,677,共5页

为验证永磁悬浮轴承在旋转时能否实现转子的稳定悬浮,将自行设计的新型永磁悬浮轴承应用到透平机和离心式心脏泵中,并利用Hall传感器分别测量二者转子旋转时的偏心距,用速度传感器分别测量二者的旋转速度.发现当转速高于某一临界值(透... 为验证永磁悬浮轴承在旋转时能否实现转子的稳定悬浮,将自行设计的新型永磁悬浮轴承应用到透平机和离心式心脏泵中,并利用Hall传感器分别测量二者转子旋转时的偏心距,用速度传感器分别测量二者的旋转速度.发现当转速高于某一临界值(透平机为1 800 r.min-1,心脏泵为3 250 r.min-1),透平机和心脏泵的转子偏心距均会明显小于转子和定子的间隙0.15 mm,转子脱离了定子并保持了稳定悬浮.结果表明:高速旋转的悬浮体所具有的陀螺效应能够使永磁悬浮转子稳定平衡;在静止或转速很低的情况下,永磁悬浮转子不能保持稳定的旋转;一旦转速超过某一临界值,它就会获得陀螺效应并借此达到5自由度的稳定悬浮. 展开更多

关键词 永磁轴承 永磁悬浮 心脏泵 透平机 陀螺效应

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应用驱动电机参数估测叶轮式血泵输出流量的无创性测量方法 被引量：5

17

作者 李岚 曾培 +3 位作者 茹伟民 袁海宇 封志刚 钱坤喜 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2001年第6期571-573,共3页

临床应用中 ,对人工心脏的输出流量进行及时、精确的检测十分必要 ,但实现起来却比较困难。作者针对江苏大学生物医学工程研究所研制的叶轮式人工心脏 ,提出采用驱动电机参数 (功率和转速 )间接测量血泵输出流量的方法 ,从而避免引入传... 临床应用中 ,对人工心脏的输出流量进行及时、精确的检测十分必要 ,但实现起来却比较困难。作者针对江苏大学生物医学工程研究所研制的叶轮式人工心脏 ,提出采用驱动电机参数 (功率和转速 )间接测量血泵输出流量的方法 ,从而避免引入传感器探针 ,降低测量装置的复杂性 ,减小感染机会。实验结果表明 :这种测量方法能够达到一定精度 (误差 <5 %) ,具有进一步研究价值。 展开更多

关键词 神经网络 叶轮泵 输出流量检测

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临床用叶轮式心室辅助装置的改进与完善 被引量：6

18

作者 钱坤喜 曾培 +4 位作者 茹伟民 袁海宇 封志刚 王芳群 李岚 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2000年第4期461-463,共3页

关键词 叶轮式人工心脏 心室辅助装置 临床试用

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永磁磁浮叶轮在血泵内的偏心距测量及分析 被引量：3

19

作者 钱坤喜 万福凯 +2 位作者 曾培 茹伟民 袁海宇 《江苏大学学报（自然科学版）》 EI CAS 2004年第1期60-63,共4页

为了消除叶轮血泵内的机械磨损、延长血泵的使用寿命,采用了永磁磁浮技术,并利用自制测试系统测量永磁磁浮叶轮在血泵内的位置 数据处理结果表明,血泵流量及转速达到一定值后叶轮便能实现悬浮,而且转速越高、流量越大、气隙越小血泵越稳... 为了消除叶轮血泵内的机械磨损、延长血泵的使用寿命,采用了永磁磁浮技术,并利用自制测试系统测量永磁磁浮叶轮在血泵内的位置 数据处理结果表明,血泵流量及转速达到一定值后叶轮便能实现悬浮,而且转速越高、流量越大、气隙越小血泵越稳定,即旋转叶轮的偏心距及振幅越小 此外。 展开更多

关键词 永磁磁浮技术 叶轮血泵 磁力轴承 转子位置

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永磁磁浮在心脏泵及其它应用中的稳定平衡 被引量：3

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作者 钱坤喜 茹伟民 +1 位作者 曾培 袁海宇 《江苏大学学报（自然科学版）》 EI CAS 2003年第1期5-9,共5页

学术界一致公认无源磁浮是不稳定的 ,作者却找到两种实现稳定无源磁浮的方法 其一是引入非磁力 ,单独或者与永磁力一起 ,对浮体至少在一个自由度上产生作用 ;其二是利用浮体运动 (旋转 )的惯量 ,实现至少一个自由度上的稳定平衡 结合... 学术界一致公认无源磁浮是不稳定的 ,作者却找到两种实现稳定无源磁浮的方法 其一是引入非磁力 ,单独或者与永磁力一起 ,对浮体至少在一个自由度上产生作用 ;其二是利用浮体运动 (旋转 )的惯量 ,实现至少一个自由度上的稳定平衡 结合这两种方法 ,作者研制成两种不同设计的永磁磁浮心脏泵 。 展开更多

关键词 永磁磁浮 稳定平衡 叶轮式心脏泵 高速列车 超静音螺旋桨

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