一、The Characteristics of a Spiral Blood Pump（论文文献综述）
赵思鹏[1]（2020）在《体外离心式磁悬浮血泵的控制与试验研究》文中研究指明2019年12月,新型冠状病毒爆发,使得ECMO的应用作为一种挽救呼吸衰竭和重症心脏疾病的一种手段广泛进入大众视野,救治效果明显,但运行费用高是广泛认知的显着特点。ECMO全部依赖进口,研发ECMO意义重大。本论文针对导师前期研发的磁悬浮离心式血泵的控制系统进行了研究和实验。论文从分析ECMO的动力部件—体外循环离心式磁悬浮血泵的运行性能入手,运用LABVIEW及其配套组件研制了一套控制系统,并就相关功能进行了验证。主要研究工作包括:（1）对体外循环离心式磁悬浮血泵的运行性能进行分析,包括无接触磁耦合传动以及永磁体的布置方式;对血泵的功率及所需力矩进行计算,通过MAXWELL仿真确定了主动永磁体和从动永磁体的尺寸,并对其进行了验证。（2）通过与现有血泵控制系统的对比,确定了本系统的功能,提出了设计路线和方案;设计了硬件电路,实现了 PWM方波对流量、进出口压强、电机温度等运行参数的采集和实时显示。（3）根据电机及电机控制器研究了血泵的转速监测及控制方法,基于LABVIEW平台进行了控制程序的研发;使用LABVIEW平台的DLL文件配置方式对数据采集卡进行了配置,使其与电机驱动器、各传感器进行接口适配。（4）进行了体外离心式磁悬浮血泵的流体特性试验,血泵在转速范围为0-5000rpm时,进出口压强差最高为750mmHg（Q=2L/min）,具有较宽的工况范围。实验表明:控制系统在转速、进出口压强、压强差、流量等参数的采集及转速的控制方面稳定可靠。最后,对体外循环磁悬浮离心式血泵进行了可靠性实验。论文完成了包括硬件与软件的控制系统,并通过实验验证了正确性;通过对接口配置与总结,方便维护人员进行维护和进一步开发。该系统为后续进行体外离心式磁悬浮血泵的进一步研究提供了一个有效的研发平台。
王静月[2]（2020）在《人工心脏磁液悬浮支承结构设计及性能研究》文中研究指明心脏衰竭,是心脏病最严重的表现,直接威胁患者生命。心脏移植是目前治疗心力衰竭的最有效的手段,但心脏供体严重不足,故而通过植入人工心脏代替活体心脏移植成为挽救心衰患者的首选方法。第三代人工心脏采用液力悬浮或磁悬浮的支承结构,以无机械接触支承的特点,消除了机械磨损,减少了对血液损伤的程度,成为心脏泵发展的主流趋势,但是其磁力或液力悬浮支承系统仍存在体积大,发热多等问题,影响了心脏泵的工作性能。为此,本文以第三代人工心脏泵为研究对象,采用理论分析和数值模拟的方式,设计了一种结构紧凑的悬浮支承结构,并对该支承结构下的心脏泵的工作性能进行分析验证。首先,对人工心脏泵的驱动部件和流体部件进行分析,提出两种人工心脏泵的悬浮支承方案,考虑心脏泵的空间限制,通过对两种方案的对比分析,最终选用径向永磁轴承支承、轴向液力支承的支承方式来实现叶轮的悬浮,并在多场耦合的条件下分析了叶轮的受力情况。其次,利用有限元分析软件ANSYS Maxwell对心脏泵电机进行了建模和计算,得到电机轴向力随轴向偏移量的变化关系,以平衡电机轴向力为目标,采用理论分析和数值模拟结合的方法对径向永磁轴承结构进行设计,根据心脏泵的应用条件选择了永磁轴承材料,在此基础上,分析了由轴承和电机构成的磁悬浮支承系统的悬浮性能。再次,对心脏泵悬浮支承流场的血液流动特性进行分析,从流体力学基础的N-S方程出发,结合湍流方程建立了血液流动的三维数学模型,并对液力悬浮支承结构进行初步设计,以高悬浮支承力为目标,采用正交试验的方法,利用ANSYS CFX流场分析软件对不同结构参数螺旋槽的支承力进行研究,得出了开设螺旋槽方式的一组最优结构参数,通过极差分析得到螺旋槽结构参数对心脏泵支承力影响的主次顺序,并对心脏泵的水力性能及悬浮性能进行仿真分析。最后,制作加工了心脏泵样机,并根据植入人体的血液循环回路搭建了心脏泵性能测试实验台,进行水力性能测试试验和悬浮测试试验,验证仿真结果及磁液悬浮支承结构的可行性。
武悦[3]（2017）在《新型喷射悬浮血泵的优化设计及性能评价》文中进行了进一步梳理心室辅助装置是一种辅助心脏实现泵血功能的人工血泵,现已成为治疗终末期心衰病人的重要手段之一。目前心室辅助装置的研究热点是转子悬浮式心室辅助装置,这一装置利用液力动压悬浮手段或磁力悬浮手段将转子悬浮在血泵之中,完全免除机械轴承的使用,从而避免机械磨损和摩擦生热的产生,提高心室辅助装置的安全性、可靠性和仪器寿命。然而,转子悬浮式心室辅助装置目前仍面临如下问题:利用液力动压悬浮手段的血泵,受到润滑理论的限制,其有效作用的轴承间隙须为100μm或更小,这一狭窄间隙内会产生高剪切应力场,从而对血细胞造成损伤;利用磁力悬浮手段的血泵,由于磁力悬浮装置体积较大,且需要复杂的主动控制系统和额外能耗,因此会影响血泵的安全性、可靠性和续航能力。以上因素均制约了心室辅助装置的发展和应用。本研究以探索一种应用于心室辅助装置的新型悬浮方式为研究目的,分别就理论分析、血泵设计、血泵性能评价和验证、血泵结构优化、双入口设计应用于人工血泵等技术难题展开基础研究,具体研究内容及结论如下:（1）针对转子磁力悬浮技术所面临的能耗和复杂控制问题,以及液力动压悬浮技术所面临的高剪切应力场带来血细胞损伤的问题,本文开展了基于喷射悬浮机制的离心血泵理论与设计研究。通过研究喷射悬浮原理,奠定本研究的理论基础。根据人体供血需求,利用经验公式对离心式人工血泵进行尺寸计算和模型设计。然后基于喷射悬浮原理,在前述工作的基础上,设计得到采用喷射悬浮方式的离心式人工血泵,具有被动控制、间隙较大等特点。（2）针对喷射悬浮血泵的性能优化问题,本文利用计算流体力学方法,建立了综合考量血泵转子悬浮性能和血液相容性的评价体系,通过定性和定量的方法展开血泵性能研究。首先对喷射血泵流场进行求解,并根据喷射血泵的水力性能确定其标准工况。在标准工况下,计算得到转子所受悬浮力,从而探讨血泵悬浮性能。同时,加工得到喷射血泵实物模型,展开水力性能实验,并测量转子和泵壳之间的间隙,验证流场仿真的准确性和喷射悬浮方式的有效性。以剪切应力对血细胞造成损伤的理论为基础,首先以不同剪切应力阀值对应的流场体积为研究对象,对喷射血泵的血液相容性进行定性研究,然后结合幂定律和拉格朗日算法,沿通过血泵流场的流线对血细胞所受损伤进行积分,得到血泵的溶血指数,从而定量化研究血泵的溶血性能,探讨喷射流的存在对血泵血液相容性的影响。以叶片出流角、喷射流道出流角和叶片厚度作为几何参数变量,通过计算仿真手段,研究以上几何参数对喷射血泵悬浮性能和血液相容性的影响并探索优化规律。以研究结果为基础,建立优化后的喷射悬浮血泵模型,运用计算流体力学方法,评价其悬浮性能和血液相容性,并与初始血泵的相关性能进行对比,验证优化的有效性。计算结果的准确性得到了实验验证。（3）针对单入口血泵所面临的轴向推力问题,将双入口设计应用于喷射悬浮血泵设计中,并探讨其可行性和优缺点,为双入口血泵的设计提供了理论基础和指导。建立双入口喷射悬浮血泵模型,运用计算仿真手段,对血泵流场进行计算,并在相同工况下,与前述单入口喷射悬浮血泵模型各项性能进行比较。分析可知,双入口血泵由于具有轴向对称的结构,因此转子所受悬浮力沿轴向对称,避免了单入口血泵所面临的转子轴向推力问题。在相同工况下,通过定性分析,可知双入口血泵的各项血液相容性均优于单入口血泵,通过定量分析,得到双入口血泵的溶血指数,并与单入口血泵相比较,证实了双入口血泵具有更好的溶血性能。综上所述,本研究针对目前心室辅助装置采用的转子悬浮技术所面临的技术难题,以探索一种应用于心室辅助装置的新型悬浮方式为研究目的,通过理论分析与计算,设计了一种应用新型喷射悬浮机制的人工血泵,评价其悬浮性能和血液相容性,通过几何参数优化设计提升血泵性能,并就双入口设计应用于人工血泵展开研究,为心室辅助装置的发展提供了理论指导与技术支撑。
朱良凡[4]（2017）在《新型被动悬浮左心室辅助装置的设计与性能研究》文中研究表明心力衰竭是导致高发病率和死亡率的病因之一,目前心脏移植手术仍是治疗末期心衰患者最有效的手段之一,然而从全球范围来看,心脏供体严重不足。心室辅助装置可以部分或完全代替自然心脏的泵血功能,延长患者寿命,提高术后生活质量,因此其可作为末期心衰患者进行心脏移植前的过渡治疗手段,也可永久植入体内。为了提高心室辅助装置的使用寿命,当前心室辅助装置主要采用无接触式轴承,分为磁悬浮和液力悬浮两种。磁悬浮血泵需消耗额外的能量对转子进行主动控制,但具有较大的悬浮间隙,可减少对红细胞的剪切损伤。液力悬浮血泵基于流体润滑原理,利用较小的间隙产生的液力实现转子的被动悬浮,但会增加红细胞的剪切损伤,同时对轴承的加工和安装精度提出了极高的要求,增加了血泵的加工制造成本。基于磁悬浮轴承与液力悬浮轴承的优点,本文设计出能在较大间隙内实现被动悬浮的血泵,不仅省去复杂的主动控制单元以提高装置的可靠性,而且可同时降低血泵的溶血水平和血泵的加工制造成本。针对旋转组件的结构设计以及血泵的性能开展研究。研究内容及结论如下:1、大承载面积的圆锥动压轴承设计与优化研究。针对旋转组件的转子,设计大承载面积的圆锥动压轴承,基于二维设计模型,根据理论计算初步确定圆锥斜动压轴承与圆锥阶梯动压轴承的参数。以圆锥动压轴承的径向承载力为优化目标,在选定的偏心率情况下,利用计算流体动力学软件Fluent对轴承参数进行了优化设计,两者比较后选择圆锥阶梯动压轴承作为设计方案。2、具有喷射流道的叶轮设计与原理验证。在设计的旋转组件叶轮的基础上,设计具有六个喷射流道的新型叶轮,分析流体在喷射流道内和出流后的基本运动,理论上初步验证喷射流道设计的可行性。采用Fluent软件对血泵进行数值模拟,观察喷射流道出流流体对喷射出流口局部压强的影响,评估喷射作用的有效性。此外,针对设计的具有喷射流道的叶轮搭建了力学测试平台,得到喷射叶轮在不同转速与间隙下产生的悬浮力,并将旋转组件置于搭建的倒置血泵实验装置中,进一步验证喷射作用。3、针对设计的血泵（称为单喷射血泵）进行性能评估与优化。以具有圆锥动压轴承的转子与具有喷射流道的叶轮组成的旋转组件为研究对象,搭建了测量旋转组件轴向和径向运动的实验装置,定量地研究旋转组件在血泵壳体空腔中的运动规律,并测试了血泵的水力性能。其次,通过数值计算和体外溶血实验评估血泵的溶血性能,同时评估血泵的温升,进而通过体外循环实验评估血泵的抗血栓性能。最后,通过对叶轮的空腔喷射流道的形状进行优化设计改善血泵的溶血性能。4、全喷射血泵的设计、性能评估与优化。鉴于圆锥阶梯动压轴承的加工难度,为进一步降低旋转组件的加工成本,设计了具有十二个喷射流道的旋转组件（组成的血泵称为全喷射血泵）,利用喷射流道的作用产生轴向和径向悬浮力。以全喷射血泵为研究对象,利用前述设计的测量旋转组件运动的实验装置,评估了全喷射血泵的旋转组件在壳体空腔中的运动规律,验证喷射流道作用产生的悬浮力能实现旋转组件的悬浮,同时测试了血泵的水力性能。基于设计的全喷射血泵,通过数值计算和体外溶血实验评估血泵的溶血性能,同时评估血泵的温升,进而通过体外循环实验评估血泵的抗血栓性能。最后,通过对空腔喷射流道的出流角进行优化设计改善血泵的溶血性能。综上所述,本文针对较大轴承间隙内实现被动悬浮的设计问题,设计了大承载面积的圆锥动压轴承和具有喷射流道的叶轮,分别提出了单喷射血泵和全喷射血泵两种,通过定量的测量旋转组件在壳体空腔中的运动,结果表明两者均能在较大的间隙内实现悬浮,但单喷射血泵旋转组件的稳定性优于双喷射血泵。同时两者优化设计后的血泵的溶血指标都能达到长期植入人体的要求。设计的全喷射血泵相较于单喷射血泵,制造加工成本更低但是消耗的能量要高于单喷射血泵。
韩冰雪[5]（2014）在《螺旋离心式心脏泵内部流动特性及其对血液的影响》文中认为本课题对采用一元理论的方法所设计的螺旋离心式血泵进行数值模拟,分析了六种工况下血泵的外特性和内部流动特点。利用图文对螺旋离心式血泵的特点进行全面阐述,通过CFD软件对其进行分析,得出其外特性曲线以及内部压力场,速度场,切应力场,速度矢量分布图和流线图。分析比较了不同工况下血泵的性能,并为智能化血泵研发打下良好的基础。1.综合分析国内外血泵研究现状,针对血泵研究瓶颈进行大胆的尝试,采用磁悬浮设计来避免密封盒摩擦造成的血损现象,通过设置回流孔来改善血泵内部流动特征,从而有效避免流动死区。2.运用Pro/E软件对所设计的血泵进行实体造型,然后利用ICEM软件对模型进行网格划分,简单阐述了网格对计算解的影响。3.将msh文件导入流体数值仿真软件FLUENT中,设置流体参数和边界条件,采用RNGk-ε湍流模型,压力耦合的SIMPLEC算法求解方程,从而实现螺旋离心式血泵流场的数值模拟。4.针对六种不同工况进行模拟,得出每种工况下的外特性,筛选出每种工况下的最佳工作状态,然后对六种最佳工作状态进行数值模拟,分析其内部流动特性,并阐述各状态下血泵对血液的影响。5.数值模拟结果显示,可以通过转速调节来实现血泵的智能调节,用以满足不同状态下的人体生理需求。通过切应力场和速度矢量分布,可以看出螺旋离心式血泵在血损方面有着良好的表现,这一点符合螺旋离心式泵的柔和输送,高效区宽广和功率曲线平坦等特征。6.本课题所设计的血泵是在动力控制和定位控制均能够满足要求的前提下进行的,而实际中这些问题并没有比较完善的解决方案,因此本课题的参考价值带有一定的局限性。
李涛,赵慧[6]（2013）在《两级轴流血泵CFD性能仿真》文中进行了进一步梳理为了降低血泵转速,提高其溶血性能,将血泵设计为两级轴流式结构,其中前级叶轮采用一元流动理论设计为螺旋轴流结构,后级叶轮采用流线法设计为传统轴流结构。利用计算流体力学（CFD）的方法,对血泵的扬程、流量及其内部血液的流场、应力等分布情况进行了仿真分析。结果表明:血泵最大应力主要出现在其入口和出口处,且后级叶轮在前级叶轮的影响下,其入口处的最大应力明显减小。在相同条件下,两级血泵与普通血泵相比,其最大应力可明显降低。
胡维岩[7]（2013）在《基于自主开发的血泵样机性能分析》文中研究表明人工心脏作为一种治疗终末期心力衰竭的有效手段,是活体心脏移植的替代方案,可有效缓解自然心脏供体严重不足的现状。作为人工心脏的核心部件血泵,则要求其具有较好的水力性能、溶血性能、水动力性能。对于植入式血泵还需要具有结构体积小、重量轻、旋转部件少的特点。本课题针对植入式人工心脏,对其血泵样机进行结构设计,并应用理论计算、数值模拟、性能试验等途径对其水力性能、水动力性能、溶血性能进行分析,评价血泵整体设计指标。论文主要开展了以下四个方面的研究：1)血泵样机设计。对血泵样机进行结构设计,确定其内部结构布局、总体形状尺寸。根据血泵流量、扬程等水力特性要求,应用离心泵一元设计理论,对叶轮、压水室等过流部件主要参数进行计算,得到水力模型。在此基础上完成对血泵上下盖板、支承结构、转轴等结构部件的设计,并对各部件进行加工制作,完成其总体装配。2)血泵内部流动特性分析及外特性试验验证。运用计算流体力学基本原理,对血泵循环系统实现全流场数值模拟,得到血泵内各节点流动参数；改变节流阀开口实现管路系统阻尼调节,得到血泵不同工况下流动性能。搭建血泵循环测试试验台,对加工设计的血泵样机进行外特性试验,得到其特性曲线,验证水力性能是否满足设计要求及数值模拟结果的精确性。3)血泵血液相容性分析及体外溶血试验验证。针对传统血液损伤模型存在的局限性,提出一种新的溶血估算模型,并将新模型用于血泵样机的溶血计算,得到不同红细胞颗粒流经血泵过程中的溶血估算值及血泵整体溶血指标。搭建体外溶血测试试验台,对血泵样机进行溶血试验,并将试验结果与新模型计算结果相对比,验证新溶血模型的准确性。4)血泵叶轮结构动力学性能分析。血泵内部流场的复杂性及瞬变性使得叶轮表面所受到的作用力为交变应力。对叶轮进行结构分析时,应考虑流体场、固体场之间的相互耦合作用,得到叶轮在交变应力作用下的动力学特性。应用流固耦合瞬态联合仿真,计算在流体力作用下高速旋转叶轮内部应力、应变分布以及叶轮变形对流场分布的反作用,验证叶轮结构特性是否满足结构动力学要求。
李涛[8]（2012）在《两级轴流血泵结构设计与性能仿真》文中认为血泵是一种能完全或者部分代替心脏泵血功能，维持正常人体血液循环的小型泵，它对于心脏病患者具有重要意义。目前血泵主要是可植入的微型旋转叶轮式结构，其中以轴流式结构最具代表。轴流血泵的工作原理以及体积决定其需要很高的转速才能满足人体所需血压，但较高的转速对血液的破坏程度更大，易形成溶血。本文针对这一问题提出两级轴流结构血泵设计方案，其中前级叶轮采用一元流动理论设计为螺旋式结构，后级叶轮采用流线法设计为传统轴流式结构。本文具体工作如下：（1）按照设计方案对两级轴流血泵进行结构设计，主要包括转子头部和尾部的设计，前后叶轮的选取和设计、后级叶轮叶片翼型安放角修正值的确定以及前后叶轮相对位置的确定等；（2）通过编写Matlab程序计算后级叶轮叶片各翼型的空间坐标点，然后结合Pro/E强大绘图功能建立两级血泵的精确三维模型；（3）使用Gambit对所得三维模型进行网格划分，然后使用Fluent对网格模型进行仿真，最后根据仿真结果对两级血泵的工况、切应力分布、压力分布、速度分布以及湍流效应等进行了详细分析。分析结果表明：在相同条件下，两级结构的血泵与单级结构血泵相比，其最大切应力明显降低，可有效减少溶血的形成。
韩青[9]（2012）在《人工心脏液力悬浮支承结构设计及其血液相容性研究》文中认为本课题以人工心脏液力悬浮轴承为研究对象,针对悬浮支承结构设计及其血液相容性展开系统研究。开展了悬浮支承轴承结构设计、结构参数优化、稳定与脉动条件下的转子悬浮位移测试、液力悬浮轴承结构的血液相容性等研究,为人工心脏液力悬浮支承结构设计和血液相容性研究提供了有价值的参考。本文首先根据液力悬浮支承流场的特点建立了悬浮支承间隙内流体流动的数学模型,并在此基础上初步开展了向心轴承和止推轴承的结构设计；其次,开展人工心脏球型液力悬浮轴承结构设计,并进行了相关的实验研究；对于锥型液力悬浮轴承结构,通过数值模拟对比分析了不同最小间隙内流体流动特性及悬浮支承力；对于主轴开设螺旋槽型悬浮支承轴承结构,结合正交实验设计给出了一组最优螺旋槽设计尺寸；在此基础上,提出了一种低血栓螺旋槽液力悬浮轴承结构设计方法,并对上止推轴承内流体进行了数值模拟,分析三种典型螺旋槽结构设计的流量、悬浮支承力和压力之间的关系,同时引入此类悬浮支承结构的承载力-流量特征平面,并通过该特征平面对比分析了多种类型液力悬浮支承结构设计的流量与悬浮支承力范围。再次,对稳定运转和脉动干扰下的液力悬浮支承位移进行了实验研究,测试了不同工况下,稳定悬浮支承液膜在轴向与径向的运动参数和悬浮位移之间的关系,并分析了相应的轴承悬浮稳定性能。最后,对液力悬浮支承间隙内流体的血液相容性进行了数值模拟,分析了不同悬浮支承结构和不同进出口压力对悬浮支承流体的溶血特性影响,并通过动物实验对液力悬浮支承结构的抗血栓性能进行了评价。课题的主要研究工作如下：1.液力悬浮支承研究。在分析悬浮支承间隙流场流动特性的基础上,建立了稳态载荷下液力悬浮支承流场的数学模型,并初步开展了向心轴承和止推轴承的结构设计。在此基础上,开展了人工心脏球型液力悬浮轴承结构设计和实验研究、锥型和主轴开设螺旋槽型悬浮轴承结构人工心脏的结构设计和数值模拟。通过实验研究,研究设计的球型液力悬浮支承结构是否满足悬浮要求；通过数值模拟,开展锥型悬浮支承结构最小间隙与悬浮支承力之间关系的研究,给出主轴开设螺旋槽型液力悬浮支承结构的最大悬浮支承力结构设计参数,并对比分析了两种悬浮支承结构内流体的流量。2.低血栓螺旋槽液力悬浮轴承结构设计及数值模拟。设计了一种新型螺旋槽轴承,并将其应用到以长期植入人体为目标的人工心脏转子支承中。螺旋槽设计的特点是其宽度随着半径的变大而逐渐变窄,从而可以利用动压效应增加悬浮支承力,且螺旋槽的旋线方向与转子旋转方向相同可以促进流体流动,增加悬浮间隙中的流量,从而有效避免血栓。通过三维数值模拟对新型螺旋槽设计与传统设计进行对比,并引入表征流量和悬浮支承力关系的特征平面,对多种类型的螺旋槽轴承设计的进行承载力-流量对比,将对比结果统一于同一个承载力-流量特征平面中,通过该特征平面直接给出各种类型螺旋槽设计的承载力/流量变化。3.液力悬浮支承位移测试实验研究。选用具有较好承载力/流量特性的液力悬浮支承结构参数,设计并加工液力悬浮测试泵,搭建稳态条件和脉动条件下轴向、径向测试实验台,测试悬浮转子在轴向的绝对位移和径向间隙的变化情况。对于稳态条件下的位移测试,通过研究转速、螺旋槽结构参数与转子悬浮位移的关系,给出各种悬浮支承结构能够稳定支承的转速范围、径向转子运动的间隙变化范围,研究转子径向运动轨迹的变化规律；对于脉动条件下的位移测试,通过测试不同脉压下轴向位移量和径向间隙变化量,分析对比不同工况下悬浮支承液膜的变化情况,通过计算得出径向半径间隙与偏心距的差值变化情况,分析转子的悬浮稳定性能并给出转子能够稳定悬浮的转速调节范围。4.液力悬浮支承的血液相容性研究。采用拉格朗日粒子追踪法对悬浮支承间隙内的血液进行分析,根据经验公式,计算不同悬浮支承间隙结构内剪切应力对红细胞的作用及每个粒子在流场中停留的时间,判断所设计的螺旋槽结构溶血估算值是否能够满足悬浮支承对溶血性能的要求。在此基础上,通过动物实验对螺旋槽结构进行抗血栓性能评价。
石芬[10]（2012）在《植入式轴流血泵环空流场分析与结构优化》文中研究表明近年来,终末期心力衰竭的治疗已成为临床心血管内、外科所面临的巨大挑战。由于药物治疗和外科手术的局限性,以及供体心脏的短缺,促进了心脏机械辅助循环装置（人工心脏）的发展。人工心脏主要以微型机械泵来代替或辅助自然心脏泵血,其中轴流血泵由于结构简单、效率高、体积小、易植入人体等优点,已逐渐成为人工心脏的发展趋势。血液在血泵中流动,会因各种因素导致溶血,因此,研究血液在轴流血泵的流场性能,对血泵在医学临床上的使用有着极大的意义。本文研究了血液在血泵中的环形空间流动,采用CFD技术对血液在血泵内的流场进行了仿真分析,并在此基础上对现有血泵的结构进行了优化。论文的具体工作如下：1.对血液在血泵中的环空螺旋流动性能进行研究,推导出速度、流量、压力梯度和流变方程的表达式；对血液在血泵中的湍流Standardk-ε方程进行了推导；研究了血细胞在旋转血泵中的运动,得出了血细胞的轴向与径向速度的表达式。2.采用转速-流量-水头实验台进行轴流血泵体外流体性能实验。实验结果表明：血泵入口压力较低时对出口压力与流量没有明显影响；血泵的出口压力大,流量小；出口压力与流量随着转速的增大而增大；粘度大的液体出口压力与流量小；根据人体生理学的条件,选择合适的入口压力、出口压力、转速与流量作为仿真分析的边界条件。3.采用fluent软件对现有的植入式轴流血泵进行模拟仿真,分析了血液的速度场、压力场、应力场和湍流效应,及它们对血细胞机械损伤的影响；得出了大于红细胞撞击损伤临界速度的体积分数和分布区域；得出高剪切区域和高湍流动能的位置。4.对不同螺距、不同引流叶片数与不同前导叶的血泵进行优化分析,确定一种较好的方案对血泵的结构进行优化。通过CFD仿真分析,与原血泵比较,优化后的血泵血液的机械损伤减小。
二、The Characteristics of a Spiral Blood Pump（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、The Characteristics of a Spiral Blood Pump（论文提纲范文）
（1）体外离心式磁悬浮血泵的控制与试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 ECMO简介 |
| 1.2 研究背景与研究意义 |
| 1.2.1 研究背景 |
| 1.2.2 研究意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 国内研究现状 |
| 1.3.2 国外研究现状 |
| 1.4 虚拟仪器 |
| 1.4.1 虚拟仪器简介 |
| 1.4.2 虚拟仪器的发展历史 |
| 1.5 本论文的主要研究内容及章节安排 |
| 第二章 体外离心式磁悬浮血泵的基础研究 |
| 2.1 体外离心式磁悬浮血泵的组成结构及工作原理 |
| 2.1.1 组成结构 |
| 2.1.2 工作原理 |
| 2.2 传动结构的计算 |
| 2.2.1 参数要求 |
| 2.2.2 输入功率与转矩计算 |
| 2.3 基于MAXWELL的传动结构仿真 |
| 2.3.1 基于MAXWELL的2D仿真 |
| 2.3.2 基于MAXWELL的3D仿真 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 控制系统的整体设计与硬件设计 |
| 3.1 现有系统对比分析 |
| 3.2 控制系统的设计框图 |
| 3.3 硬件配置需求 |
| 3.3.1 电机转速控制 |
| 3.3.2 电机转速监测 |
| 3.3.4 进出口压强监测 |
| 3.3.5 流量监测 |
| 3.3.6 电机温度监测 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 控制系统的设计及实现 |
| 4.1 开发平台介绍 |
| 4.1.1 开发环境介绍 |
| 4.1.2 LabVIEW平台介绍 |
| 4.2 数据采集卡的性能与配置 |
| 4.2.1 数据采集卡的性能 |
| 4.2.2 信号采集卡的配置 |
| 4.3 软件系统设计 |
| 4.3.1 PWM信号的产生 |
| 4.3.2 模拟信号的采集 |
| 4.3.3 信号的处理 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 血泵流体特性试验与可靠性试验分析 |
| 5.1 流体特性试验 |
| 5.1.1 试验器材配置 |
| 5.1.2 试验方法 |
| 5.1.3 试验过程 |
| 5.1.4 试验结果 |
| 5.2 可靠性试验 |
| 5.2.1 试验器材配置 |
| 5.2.2 试验过程 |
| 5.2.3 试验结果 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（2）人工心脏磁液悬浮支承结构设计及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究的背景意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 课题背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状及分析 |
| 1.2.1 人工心脏的研究现状 |
| 1.2.2 人工心脏支承结构的研究现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 第2章 人工心脏磁液悬浮支承结构原理分析 |
| 2.1 人工心脏的结构及工作原理 |
| 2.1.1 人工心脏驱动部件分析 |
| 2.1.2 人工心脏流体部件分析 |
| 2.1.3 人工心脏支承方案设计 |
| 2.1.4 人工心脏总体结构及工作原理 |
| 2.2 叶轮受力分析 |
| 2.2.1 轴向受力分析 |
| 2.2.2 径向受力分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 人工心脏径向永磁轴承结构设计及性能分析 |
| 3.1 磁悬浮电机磁力计算 |
| 3.1.1 磁悬浮电机有限元建模 |
| 3.1.2 磁悬浮电机轴向磁力性能分析 |
| 3.2 径向永磁轴承结构设计 |
| 3.2.1 磁轴承材料选择 |
| 3.2.2 径向永磁轴承基本磁路结构 |
| 3.2.3 磁环布置方案 |
| 3.2.4 磁轴承参数设计 |
| 3.3 轴承电机支承系统力学特性分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 人工心脏液力轴承结构设计及性能研究 |
| 4.1 心脏泵流场的数值模拟 |
| 4.1.1 计算流体的数值方法 |
| 4.1.2 血液流动的控制方程 |
| 4.1.3 湍流模型 |
| 4.2 液力轴承结构设计 |
| 4.2.1 液力悬浮支承原理 |
| 4.2.2 液力轴承结构设计方案 |
| 4.2.3 心脏泵流场数值计算及分析 |
| 4.2.4 悬浮支承力与螺旋槽结构关系 |
| 4.3 心脏泵支承性能研究 |
| 4.3.1 水力性能分析 |
| 4.3.2 悬浮性能研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 磁液悬浮支承人工心脏性能实验研究 |
| 5.1 体外循环测试实验台搭建 |
| 5.1.1 心脏泵样机制作 |
| 5.1.2 位移传感器的选择 |
| 5.1.3 测试实验台搭建 |
| 5.2 水力性能测试实验及结果分析 |
| 5.3 悬浮性能测试实验结果分析 |
| 5.3.1 转子位移测试实验方法 |
| 5.3.2 位移测试实验数据分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术成果 |
| 致谢 |
（3）新型喷射悬浮血泵的优化设计及性能评价（论文提纲范文）
| 摘要 ABSTRACT 常用缩略词表 离心泵主要参数变量对照表 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 心室辅助装置的发展历程 |
| 1.2.1.1 第一代心室辅助装置 |
| 1.2.1.2 第二代心室辅助装置 |
| 1.2.1.3 第三代心室辅助装置 |
| 1.2.2 我国心室辅助装置的发展现状 |
| 1.2.3 转子悬浮技术的研究现状 |
| 1.2.3.1 磁力悬浮技术 |
| 1.2.3.2 液力动压悬浮技术 |
| 1.2.3.3 混合悬浮技术 |
| 1.2.4 现有悬浮技术面临的问题 |
| 1.3 研究思路 |
| 1.3.1 喷射悬浮的工业应用实例 |
| 1.3.2 新型喷射悬浮血泵的设计思路 |
| 1.4 研究目标及主要研究内容 |
| 1.5 本文的组织结构 第二章 基于喷射悬浮机制的离心血泵理论与设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 喷射悬浮机制的理论基础 |
| 2.3 离心血泵的设计 |
| 2.3.1 离心血泵的选型 |
| 2.3.2 离心血泵主要性能参数的计算 |
| 2.3.3 叶轮主要几何参数的计算 |
| 2.3.4 压水室的设计和参数计算 |
| 2.4 喷射悬浮血泵的设计 |
| 2.5 本章小结 第三章 喷射悬浮血泵的流场仿真及性能评价 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 喷射悬浮血泵流场的数值模拟 |
| 3.2.1 计算流体力学方法简介 |
| 3.2.2 网格划分 |
| 3.2.3 湍流模型和离散方法选择 |
| 3.2.4 边界条件和仿真计算 |
| 3.3 喷射悬浮血泵的水力与悬浮性能研究 |
| 3.3.1 水力性能研究 |
| 3.3.2 悬浮性能研究 |
| 3.4 喷射悬浮血泵的实验验证 |
| 3.4.1 喷射悬浮血泵样机的制备 |
| 3.4.2 实验装置构建及结果分析 |
| 3.5 喷射悬浮血泵的血液相容性研究 |
| 3.5.1 理论基础 |
| 3.5.2 血液相容性研究 |
| 3.6 本章小结 第四章 喷射悬浮血泵的结构优化 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 叶片及喷射流道出流角与血泵性能的相关性研究 |
| 4.2.1 血泵结构选定 |
| 4.2.2 流场数值模拟 |
| 4.2.3 悬浮性能研究 |
| 4.2.4 血液相容性研究 |
| 4.3 叶片厚度与血泵性能的相关性研究 |
| 4.3.1 血泵结构选定 |
| 4.3.2 流场数值模拟 |
| 4.3.3 悬浮性能研究 |
| 4.3.4 血液相容性研究 |
| 4.4 血泵的优化设计与性能评价 |
| 4.4.1 优化后的血泵结构 |
| 4.4.2 流场仿真及悬浮性能研究 |
| 4.4.3 血液相容性研究 |
| 4.5 优化后的血泵性能实验验证 |
| 4.6 本章小结 第五章 双入口喷射悬浮血泵的设计与性能评价 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 双入口喷射悬浮血泵的设计 |
| 5.3 双入口喷射悬浮血泵的流场仿真与性能评价 |
| 5.3.1 流场数值模拟 |
| 5.3.2 悬浮性能评价 |
| 5.3.3 血液相容性评价 |
| 5.4 本章小结 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 本文的主要贡献和创新点 |
| 6.3 研究展望 参考文献 附录 致谢 发表或录用论文、专利及所获荣誉奖励 |
（4）新型被动悬浮左心室辅助装置的设计与性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 缩写说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 人工心脏 |
| 1.2 心室辅助装置的研究现状 |
| 1.2.1 脉动流式心室辅助装置(PFVADs) |
| 1.2.2 连续流式心室辅助装置(CFVADs) |
| 1.2.2.1 接触式轴承CFVADs |
| 1.2.2.2 无接触式轴承CFVADs |
| 1.3 无接触式轴承CFVADS |
| 1.3.1 主动控制型CFVADs |
| 1.3.2 完全被动型CFVADs |
| 1.3.3 国内人工心脏发展现状 |
| 1.4 本课题的选题背景和研究意义 |
| 1.4.1 心室辅助装置存在的问题 |
| 1.4.1.1 安全可靠性问题 |
| 1.4.1.2 成本问题 |
| 1.4.2 解决思路 |
| 1.5 研究目标与内容 |
| 1.5.1 研究目标 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 第二章 新型左心室辅助装置结构设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 血泵主体结构设计 |
| 2.2.1 血泵的主要参数 |
| 2.2.2 血泵叶轮设计 |
| 2.2.3 血泵压水室设计 |
| 2.2.4 血泵吸水室设计 |
| 2.2.5 血泵转子设计 |
| 2.2.6 血泵总体结构 |
| 2.3 旋转组件受力分析 |
| 2.3.1 径向液力分析 |
| 2.3.2 轴向液力分析 |
| 2.3.3 被动磁力分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 圆锥动压轴承设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 动压轴承二维设计 |
| 3.2.1 直角坐标系下基本微分方程的建立 |
| 3.2.2 阶梯动压轴承 |
| 3.2.3 斜动压轴承 |
| 3.2.4 阶梯动压轴承和斜动压轴承比较 |
| 3.3 圆锥动压轴承设计 |
| 3.3.1 柱坐标系下基本微分方程的建立 |
| 3.3.2 圆锥阶梯动压轴承 |
| 3.3.3 圆锥斜动压轴承 |
| 3.3.4 圆锥阶梯动压轴承与圆锥斜动压轴承比较 |
| 3.3.4.1 径向承载力比较 |
| 3.3.4.2 轴向承载力比较 |
| 3.3.5 圆锥动压轴承方案的选择 |
| 3.4 圆锥动压轴承加工分析 |
| 3.4.1 加工方案 |
| 3.4.2 加工效果评估 |
| 3.5 径向单油楔动压轴承 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 空腔喷射叶轮结构设计与原理验证 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 空腔喷射叶轮结构设计 |
| 4.2.1 空腔喷射叶轮设计 |
| 4.2.2 原理分析 |
| 4.3 喷射原理数值模拟验证 |
| 4.3.1 数值计算模型 |
| 4.3.2 有无喷射流道叶轮比较 |
| 4.3.3 喷射流道叶轮不同间隙下的比较 |
| 4.4 喷射悬浮力的测量 |
| 4.4.1 悬浮力测量实验方案 |
| 4.4.2 悬浮力测量实验装置的搭建 |
| 4.4.3 悬浮力测量的实验结果及分析 |
| 4.5 验证喷射作用在实际血泵中的作用 |
| 4.5.1 叶轮加工及血泵结构 |
| 4.5.2 实验测试方案 |
| 4.5.3 实验装置的搭建 |
| 4.5.4 实验结果及分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 单喷射血泵的性能评估与优化 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 单喷射血泵的旋转组件的运动特性研究 |
| 5.2.1 实验方案的选择 |
| 5.2.2 实验装置的搭建 |
| 5.2.3 实验结果及分析 |
| 5.3 单喷射血泵的水力性能测试 |
| 5.4 单喷射血泵的血液相容性评估 |
| 5.4.1 单喷射血泵的溶血性能评估 |
| 5.4.1.1 数值计算评估溶血性能 |
| 5.4.1.2 体外模拟实验评估溶血性能 |
| 5.4.2 单喷射血泵的抗血栓性能评估 |
| 5.5 单喷射血泵叶轮的优化与性能评估 |
| 5.5.1 叶轮优化的方案 |
| 5.5.2 叶轮优化模型的数值计算 |
| 5.5.3 叶轮优化前后运动特性比较 |
| 5.5.4 叶轮优化后溶血性能评估 |
| 5.5.5 叶轮优化后抗血栓性能评估 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 全喷射血泵设计、性能评估与优化 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 全喷射悬浮叶轮结构设计 |
| 6.3 全喷射血泵数值计算 |
| 6.4 全喷射血泵的旋转组件的运动特性研究 |
| 6.5 全喷射血泵的水力性能测试 |
| 6.6 全喷射血泵的血液相容性评估 |
| 6.6.1 全喷射血泵的溶血性能评估 |
| 6.6.1.1 数值计算评估溶血性能 |
| 6.6.1.2 体外模拟实验评估溶血性能 |
| 6.6.2 全喷射血泵的抗血栓性能评估 |
| 6.7 全喷射血泵叶轮的优化设计与性能评估 |
| 6.7.1 叶轮优化的方案 |
| 6.7.2 叶轮优化模型的数值计算 |
| 6.7.3 叶轮优化前后运动特性比较 |
| 6.7.4 叶轮优化后溶血性能评估 |
| 6.7.5 叶轮优化后抗血栓性能评估 |
| 6.8 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 发表或录用论文 |
（5）螺旋离心式心脏泵内部流动特性及其对血液的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题名称及来源 |
| 1.2 引言 |
| 1.3 叶轮式血泵的发展 |
| 1.4 叶轮式血泵的结构设计简介 |
| 1.5 叶轮式血泵内部流动的国内研究进展 |
| 1.6 叶轮式血泵研究的主要问题 |
| 1.7 血液的流体特性 |
| 1.7.1 血液粘度及密度 |
| 1.7.2 溶血与血栓 |
| 1.8 CFD泵中的应用 |
| 1.9 本文的研究内容 |
| 第2章 数值计算理论和数学模型综述 |
| 2.1 三维流动基本方程及湍流模型 |
| 2.1.1 流动基本方程 |
| 2.1.2 湍流模型 |
| 2.2 方程 k-ε湍流模型 |
| 2.2.1 标准 k-ε模型 |
| 2.2.2 RNG k-ε模型 |
| 2.2.3 Realizable k-ε模型 |
| 2.2.4 近壁区的计算问题 |
| 2.3 方程离散化 |
| 2.4 贴体坐标变换 |
| 2.4.1 贴体坐标系 |
| 2.4.2 控制方程的变换 |
| 2.5 流场数值计算的求解方法—SIMPLE算法 |
| 2.5.1 SIMPLE算法 |
| 2.5.2 SIMPLEC算法 |
| 第3章 模型建立与网格划分 |
| 3.1 基于Pro/E软件的建模过程 |
| 3.1.1 Pro/E软件简介 |
| 3.1.2 模型建立 |
| 3.2 流道实体模型的网格划分 |
| 3.2.1 网格相关问题的概述 |
| 3.2.2 网格划分 |
| 3.2.3 网格对计算解的影响 |
| 第4章 螺旋离心式血泵多工况下的定常模拟及分析 |
| 4.1 模拟方法及边界条件 |
| 4.2 设置收敛判据 |
| 4.3 螺旋离心式血泵外特性分析 |
| 4.4 螺旋离心式血泵内部流动特性分析 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 读学位期间所发表的学术论文目录 |
（6）两级轴流血泵CFD性能仿真（论文提纲范文）
| 1 两级轴流血泵的设计 |
| 1.1 血泵前后叶轮的选取 |
| 1.2 血泵转子模型的设计 |
| 2 网格划分 |
| 3 边界条件及算法 |
| 4 仿真结果分析 |
| 4.1 血泵工况分析 |
| 4.2 血泵应力分析 |
| 4.3 血泵流场分析 |
| 5 结束语 |
（7）基于自主开发的血泵样机性能分析（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 目次 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 人工心脏分类及发展现状 |
| 1.2.1 第一代搏动式人工心脏 |
| 1.2.2 第二代连续流式人工心脏 |
| 1.2.3 第三代悬浮式人工心脏 |
| 1.2.4 国内人工心脏研究现状 |
| 1.3 血泵关键问题研究现状 |
| 1.3.1 溶血特性研究 |
| 1.3.2 流固耦合动力学 |
| 1.3.3 数值计算理论与方法 |
| 1.4 课题主要研究内容 |
| 1.4.1 课题来源 |
| 1.4.2 主要研究内容 |
| 1.5 本章小结 |
| 2 血泵样机结构设计 |
| 2.1 血泵初始结构选择 |
| 2.2 血泵主要部件设计 |
| 2.2.1 叶轮设计 |
| 2.2.2 压水室及吸水室设计 |
| 2.2.3 血泵支承底座设计 |
| 2.2.4 血泵整体结构 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 血泵水力性能分析 |
| 3.1 CFD数值模拟 |
| 3.1.1 全流场数值模拟 |
| 3.1.2 几何模型 |
| 3.1.3 网格划分 |
| 3.1.4 数值模拟参数设计 |
| 3.2 外特性试验 |
| 3.2.1 外特性试验台 |
| 3.2.2 结果对比分析 |
| 3.3 内部流场分析 |
| 3.3.1 压力场分布 |
| 3.3.2 速度场分布 |
| 3.4 瞬态特性分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 血泵溶血性能分析 |
| 4.1 新的溶血估算模型 |
| 4.1.1 理论基础 |
| 4.1.2 传统计算模型的局限性 |
| 4.1.3 新模型理论推导 |
| 4.2 计算结果分析 |
| 4.3 体外溶血试验 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 血泵水动力性能分析 |
| 5.1 流固耦合计算理论基础 |
| 5.2 流固耦合数值模拟 |
| 5.2.1 总体计算流程 |
| 5.2.2 几何模型及网格划分 |
| 5.2.3 交界面数据传递 |
| 5.2.4 耦合时间步长设定 |
| 5.2.5 其他参数设计 |
| 5.3 计算结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 研究总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
（8）两级轴流血泵结构设计与性能仿真（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外血泵技术研究现状 |
| 1.2.1 国外血泵技术研究现状 |
| 1.2.2 国内血泵技术研究现状 |
| 1.3 血泵溶血影响因素 |
| 1.4 本文主要研究工作 |
| 第二章 两级轴流血泵结构设计 |
| 2.1 两级轴流血泵结构与工作原理 |
| 2.2 设计参数确定 |
| 2.3 转子头部和尾部设计 |
| 2.4 叶轮结构设计 |
| 2.4.1 前后级叶轮选取 |
| 2.4.2 前级叶轮设计 |
| 2.4.3 后级叶轮设计 |
| 2.4.4 前后叶轮布置 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 血泵转子建模 |
| 3.1 前级叶轮建模 |
| 3.2 后级叶轮建模 |
| 3.2.1 叶片各流面翼型空间坐标确定 |
| 3.2.2 叶片三维实体建模 |
| 3.3 血泵转子装配 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 轴流血泵流场仿真与分析 |
| 4.1 CFD 介绍 |
| 4.2 网格划分 |
| 4.3 FLUENT 仿真设置 |
| 4.3.1 湍流模型选择 |
| 4.3.2 流体参数设置 |
| 4.3.3 旋转坐标系选择 |
| 4.3.4 算法选择 |
| 4.3.5 控制微分方程组及边界条件 |
| 4.3.5.1 控制微分方程组 |
| 4.3.5.2 边界条件 |
| 4.4 仿真结果及分析 |
| 4.4.1 后级叶轮叶片翼型修正角对性能的影响 |
| 4.4.2 血泵工况分析 |
| 4.4.3 血泵内切应力分析 |
| 4.4.4 血泵流场分析 |
| 4.4.4.1 流场速度分析 |
| 4.4.4.2 流场压力分析 |
| 4.5 湍流效应对比分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 本文总结 |
| 5.2 本文主要创新点 |
| 5.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间参加的科研项目和发表的学术论文 |
| 详细摘要 |
（9）人工心脏液力悬浮支承结构设计及其血液相容性研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 人工心脏研究背景及意义 |
| 1.2 人工心脏的发展历程与现状 |
| 1.2.1 全人工心脏 |
| 1.2.2 第一代搏动式心室辅助装置 |
| 1.2.3 第二代连续流心室辅助装置 |
| 1.2.4 第三代悬浮式心室辅助装置 |
| 1.2.5 国内人工心脏发展现状 |
| 1.3 液力悬浮式人工心脏研究现状 |
| 1.3.1 液力悬浮式人工心脏悬浮原理 |
| 1.3.2 液力悬浮式人工心脏研究热点与难点 |
| 1.3.3 液力悬浮支承结构设计 |
| 1.3.4 液力悬浮支承悬浮稳定性研究 |
| 1.3.5 液力悬浮式人工心脏血液相容性 |
| 1.4 课题主要研究内容 |
| 1.4.1 课题来源 |
| 1.4.2 主要研究工作 |
| 1.5 本章小结 |
| 2 人工心脏液力悬浮支承研究 |
| 2.1 液力悬浮支承结构设计 |
| 2.1.1 液力悬浮支承流体的基本方程 |
| 2.1.2 向心轴承结构设计 |
| 2.1.3 止推轴承结构设计 |
| 2.2 球型液力悬浮轴承结构设计及实验研究 |
| 2.2.1 结构设计方案及其工作原理 |
| 2.2.2 悬浮支承方案的实验研究 |
| 2.3 锥型液力悬浮轴承结构设计及数值模拟 |
| 2.3.1 结构设计方案及其工作原理 |
| 2.3.2 数学模型、网格划分及边界条件 |
| 2.3.3 液力悬浮支承间隙内流体流动特性及分析 |
| 2.4 主轴开设螺旋槽型轴承结构设计及数值模拟 |
| 2.4.1 悬浮结构方案及其几何结构 |
| 2.4.2 数值计算及分析 |
| 2.4.3 悬浮支承力与螺旋槽结构关系分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 新型螺旋槽液力悬浮轴承结构设计 |
| 3.1 低血栓止推轴承结构设计 |
| 3.2 止推轴承内流场的数值模拟 |
| 3.3 止推轴承内流量、悬浮支承力与压力的关系 |
| 3.3.1 止推轴承内流量与压力的关系 |
| 3.3.2 止推轴承内悬浮支承力与压力分析 |
| 3.3.3 流量与悬浮支承力无量纲分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 液力悬浮支承位移测试实验研究 |
| 4.1 液力悬浮支承位移测试方案 |
| 4.1.1 研究方案的确定 |
| 4.1.2 测试血泵及其结构 |
| 4.2 轴向与径向转子悬浮位移测试实验 |
| 4.2.1 轴向位移测试实验系统 |
| 4.2.2 实验数据及分析 |
| 4.2.3 径向测试测试实验系统 |
| 4.2.4 实验数据及分析 |
| 4.3 液力悬浮轴承在脉动条件下的悬浮位移测试实验 |
| 4.3.1 研究方案的确定 |
| 4.3.2 脉动条件下稳定性能测试实验平台的搭建 |
| 4.3.3 脉动条件下实验数据及其处理 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 液力悬浮支承的血液相容性研究 |
| 5.1 液力悬浮支承流体的溶血性能CFD分析 |
| 5.1.1 液力悬浮支承流体溶血性能计算 |
| 5.1.2 不同悬浮支承结构下溶血性能对比 |
| 5.1.3 进出口压差对悬浮支承流体溶血性能的影响 |
| 5.2 液力悬浮结构在动物实验中的血液相容性研究 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 论文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间主要的研究成果及荣誉 |
| 发表或录用的学术论文 |
| 授权的发明专利 |
| 参与的科研项目 |
（10）植入式轴流血泵环空流场分析与结构优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源与研究背景 |
| 1.2 血泵的发展 |
| 1.3 环空螺旋流的研究现状 |
| 1.4 血泵流场的研究现状 |
| 1.5 本论文的研究内容 |
| 第二章 轴流血泵内部血液的环空流动分析 |
| 2.1 血液在血泵中环空流动的类型 |
| 2.2 血液在血泵中环空螺旋流方程 |
| 2.2.1 血液的本构方程与环空螺旋流的基本方程 |
| 2.2.2 流体速度分布与压力梯度表达式推导 |
| 2.2.3 轴流血泵的流变方程 |
| 2.3 血液在血泵中Standard k-ε方程 |
| 2.3.1 K方程的推导 |
| 2.3.2 ε方程推导 |
| 2.3.3 Standard k—ε方程 |
| 2.4 血泵中血细胞的运动 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 轴流血泵体外流体实验 |
| 3.1 实验系统 |
| 3.1.1 实验系统的设计 |
| 3.1.2 实验仪器与试剂 |
| 3.1.3 实验数据的采集 |
| 3.2 实验过程及实验数据分析 |
| 3.2.1 血泵入口压力与出口压力关系的实验 |
| 3.2.2 血泵转速与流量压力关系的实验 |
| 3.2.3 粘度与转速流量关系的实验 |
| 3.2.4 仿真边界条件的确定实验 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 轴流血泵内部流场的数值模拟 |
| 4.1 FLUENT中N_S方程数值解法 |
| 4.1.1 有限体积法 |
| 4.1.2 离散方程的求解 |
| 4.2 建模与网格的划分 |
| 4.3 CFD仿真结果及分析 |
| 4.3.1 血液速度场分析 |
| 4.3.2 血液应力场分析 |
| 4.3.3 血液压力场分析 |
| 4.3.4 血液湍流效应分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 轴流血泵的结构优化 |
| 5.1 血泵结构参数对血泵流场的影响 |
| 5.1.1 转子螺距对血泵流场的影响 |
| 5.1.2 主体后导引流叶片数对血泵流场的影响 |
| 5.1.3 前后导叶对血泵流场的影响 |
| 5.2 血泵结构组合优化方案的确定 |
| 5.3 优化后血泵叶轮CFD仿真分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 全文总结与工作展望 |
| 6.1 成果与结论 |
| 6.2 研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间主要的研究成果 |
四、The Characteristics of a Spiral Blood Pump（论文参考文献）
- [1]体外离心式磁悬浮血泵的控制与试验研究[D]. 赵思鹏. 山东大学, 2020(11)
- [2]人工心脏磁液悬浮支承结构设计及性能研究[D]. 王静月. 哈尔滨理工大学, 2020(02)
- [3]新型喷射悬浮血泵的优化设计及性能评价[D]. 武悦. 上海交通大学, 2017
- [4]新型被动悬浮左心室辅助装置的设计与性能研究[D]. 朱良凡. 上海交通大学, 2017(08)
- [5]螺旋离心式心脏泵内部流动特性及其对血液的影响[D]. 韩冰雪. 兰州理工大学, 2014(10)
- [6]两级轴流血泵CFD性能仿真[J]. 李涛,赵慧. 机床与液压, 2013(13)
- [7]基于自主开发的血泵样机性能分析[D]. 胡维岩. 浙江大学, 2013(S2)
- [8]两级轴流血泵结构设计与性能仿真[D]. 李涛. 武汉科技大学, 2012(04)
- [9]人工心脏液力悬浮支承结构设计及其血液相容性研究[D]. 韩青. 浙江大学, 2012(11)
- [10]植入式轴流血泵环空流场分析与结构优化[D]. 石芬. 中南大学, 2012(03)