体外驱动全磁浮锥形螺旋叶轮血泵原理及关键技术研究  

Forschung des Prinzips und der Schliisseltechnologie von TMSCSI-BP-DOD

作　　者：高殿荣[1] 殷桂梁[2] 吴长奇[3] 韩雪艳[4] 刘宝华[1] 吴晓明[1] 张伟[1] 

机构地区：[1]燕山大学机械工程学院,河北省秦皇岛市066004 [2]燕山大学电气工程学院,河北省秦皇岛市066004 [3]燕山大学信息科学与工程学院,河北省秦皇岛市066004 [4]燕山大学机械厂,河北省秦皇岛市066004

出　　处：《数字制造科学》2011年第2期1-58,I0002-I0020,共77页

基　　金：中国国家自然科学基金资助项目《体外驱动全磁浮锥形螺旋叶轮血泵的研究》（No.50575195）,河北省回国留学人员择优资助经费项目《体外驱动全磁浮锥形螺旋轴流血泵研究》（2007年度）,流体传动及控制国家重点实验室（浙江大学）开放基金资助项目《磁悬浮外磁场驱动轴流血泵的研究》（No.GZKF-2008004）

摘　　要：在中国国家自然科学基金资助项目《体外驱动全磁浮锥形螺旋叶轮血泵的研究》，河北省回国留学人员择优资助经费项目《体外驱动全磁浮锥形螺旋轴流血泵研究》，以及流体传动及控制国家重点实验室（浙江大学）开放基金资助项目《磁悬浮外磁场驱动轴流血泵的研究》的共同资助下，开展体外驱动全磁浮锥形螺旋叶轮血泵（TMSCSI—BP-DOD）工作原理及关键技术研究，制造出物理原型样机，对研究取得的成果进行学术总结报告。为减少和消除血泵流道结构不合理引发的溶血和血栓问题，以减小血液流动剪切速度为目标，基于“静止进口导叶导轮＋锥形螺旋叶轮转于＋静止出口导叶导轮”的结构，提出一种体外驱动、在轴向和径向完全实现磁悬浮的新式血泵——TMSCSI-BP-DOD，建立起锥形螺旋叶轮转子及其流道内的血液学和流体动力学模型，模拟分析血液流场和流动规律。运用计算流体动力学（CFD）方法考察一定转动速度下，锥形螺旋叶轮转子叶片数、叶片螺距、转子锥度、进出口导轮叶片形状和导轮叶片数等参量对血泵流场、输出流量和压力的影响规律，模拟血泵结构参数变化对血泵性能的影响。通过仿真计算得到21条研究推论，归纳出5条研究结论。提出了TMSCSI-BP-DOD转子、叶片、导轮设计应遵循的7条设计准则：血泵进口端壳体和出口端壳体内表面应该设计成流线形状；进出口导轮应该设计成锥弧形曲面，并能与血泵进口端壳体和出口端壳体内表面相匹配，转子应该设计成锥形，转子锥度应该选取为9．46°；与转子对应的血泵壳体部分内表面应该设计成锥形，并与转子的锥度相同；锥形转子上的叶片应为螺旋状，且选取螺旋头数为3，即螺旋叶片数为3；锥形转子上螺旋叶片的螺距应该选取为35mm；进出口导轮上的导叶片形状应设计Inhaltsangabe. Unter der Untersttitzung des Fonds von National Natural Science of China far das Projekt ＂Forschung tiber komplette magnetische Aufh/ingung konischen Spirale Laufrad Blutpumpe yon auBen angetrieben＇,des Fonds yon Homecomeing Oversea Staff Preferential Sustentation im Jahr 2007 der Provinz Hebei fur das Proiekt ＂Forsehung tiber komplette magnetische Aufh/ingung konischen Spirale axialstromende Blutpumpe yon auBen angetrieben＇, und des offenen Fonds der National Key Laboratory of Fluid Power Tansmission and Control of Zhejiang University for die ＂Forschung tiber magnetische Aufhangung Axialstromung Blutpumpe yon auBen angetrieben ＂ ist die Forschung tiber komplette magnetische Aufh/ingung konischen Spirale Laufrad Blutpumpe dutch externe Vorrichtung （TMSCSI-BP- DOD） angetrieben ＂ in die Tat umgesetzt. Die akademische Zusammenfassung der Forschung wird berichtet. Um das Problem der hamolyse und Thrombenbildung zu reduzieren und zu beseitigen, was aus der unzumutbaren Stromungskanal-Struktur innerhalb der Blutpumpe resultiert ist, mit dem Ziel der Verringerung der Schergeschwindigkeit des Blutflusses, aufgrund der Konfiguration von ＂ stille Zuleitungsschaufel- und Laufrad ＋ konisehen Spirale Laufrad Rotors ＋ stille Ausfuhrungsschaufelund Laufrad＇,wird eine Blutpumpe mit neuer Form, die durch externe Vorrichtung angetrieben wird und komplette magnetische konischen Spirale Laufrad hat （TMSCSI-BP-DOD） ,vorgeschlagen. Die Pumpe wird komplett magnetisch in axialer und radialer Riehtung suspendiert und yon auBen angetrieben. Hamatotogische und Fluss-Dynamische-Modelle der konischen Spirale Laufrad Rotor und Str6mungskanal sind etabliert und das Durchblutung-Feld und die Fluss-Regeln werden dutch Simulation analysiert. Computational Fluid Dynamics（CFD）Technologie ist angewendet,um den Einfluss der Parameter yon ＂th＂ auf Blutpumpe wie die Klinge Zahlen der konischen Spirale Laufrad Rotor, die Blattverstellung, die Rotor-Konizit/it,die Fltigelform und die Anzahl des Ein-u

关 键 词：体外驱动全磁浮锥形螺旋叶轮血泵(TMSCSI-BP-DOD) 锥形螺旋叶轮 溶血 血栓 计算流体动力学(CFD) 永磁轴承 磁悬浮力 外磁场驱动 物理原型样机 加工工艺 

分 类 号：TM303.3[电气工程—电机]