基于大涡模拟的磁悬浮血泵的正交实验优化设计研究  

作　　者：吴鹏 潘志刚 

机构地区：[1]东南大学机械工程学院,江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室,南京214135 [2]苏州大学机电工程学院,人工器官研究所,苏州215006

出　　处：《医用生物力学》2024年第S01期62-62,共1页Journal of Medical Biomechanics

摘　　要：目的磁悬浮血泵避免了机械轴承引起的血液损伤,已大规模应用于临床治疗心衰。磁悬浮血泵实现了悬浮力和转子间隙大小的解耦,常采用较大的间隙以增强血液冲刷,降低间隙内应力,然而也导致血泵内湍流强度和血液损伤增加、水力学性能降低,使得预测水力泵性能的经验公式失效,给采用湍流模拟方法预测血泵性能、辅助优化设计带来挑战。本研究旨在利用大涡模拟方法发展磁悬浮血泵的正交实验优化设计方法,并研究不同湍流模拟方法对血泵优化设计的影响。方法利用大涡模拟方法,采用正交试验设计对自行研发的磁悬浮离心血泵进行了优化,研究流道主要设计参数间的主次关系及不同湍流模拟方法对血泵优化设计的影响。结果研究发现,对压头和效率影响最大的参数分别是叶顶间隙、出口安放角、包角和叶顶间隙、短叶片入口安放角、包角。叶顶间隙是影响最大的因素,且影响程度远大于其他因素。研究显示,对于不同湍流模拟方法,对血泵性能有关键影响的主要参数也不同;大涡模拟预测的性能曲线与实验值的吻合度最高,且预测的不同血泵模型的压头变化趋势与实验值相关性最高,可以更好的评估血泵性能、指导血泵优化设计。结论本研究为磁悬浮血泵的优化设计提供了科学方法和技术支撑。

关 键 词：大涡模拟 磁悬浮血泵 正交试验设计 水力学性能 机械轴承 安放角 泵性能 包角 

分 类 号：R318.6[医药卫生—生物医学工程]