軸流式血泵轉(zhuǎn)速過高、離心式血泵容易產(chǎn)生流動死區(qū)是造成血液損傷的重要原因,而混流式血泵能有效緩解軸流式血泵的轉(zhuǎn)速過高以及離心式血泵的流動死區(qū)問題�；诖�,本研究旨在探究閉式葉輪混流式血泵的性能效果。通過數(shù)值模擬的方法對閉式葉輪混流式血泵進(jìn)行數(shù)值模擬,分析該類型血泵的流場特性及壓力分布情況,探討其水力性能以及可能對紅細(xì)胞造成的損傷程度,并與半開式葉輪結(jié)構(gòu)混流式血泵的數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行性能對比。結(jié)果表明:本研究中的閉式葉輪混流式血泵具有良好的性能,能夠安全高效運(yùn)行。該泵在5 L/min下能夠達(dá)到100 mm Hg的揚(yáng)程,血泵內(nèi)流動均勻,沒有明顯的渦流、回流以及流動停滯現(xiàn)象,壓力分布均勻合理,可有效地避免血栓;溶血指數(shù)平均值(HI)為4.99×10^-4,具有良好的血液相容性;與半開式葉輪混流式血泵相比,閉式葉輪混流式血泵揚(yáng)程和效率更高、溶血指數(shù)平均值更小,且具有更好的水力性能及避免血液損傷的能力。通過本文研究結(jié)果,或能為閉式葉輪混流式血泵的性能評價提供依據(jù)。

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圖6混流式血泵流場特性分布

溶血指數(shù)是評價血泵對血液損傷程度以及血液相容性能的一個重要指標(biāo)[21]，在血泵的數(shù)值模擬研究當(dāng)中一般采用溶血冪函數(shù)模型來對血液的損傷程度進(jìn)行評估[22]。血泵的溶血指數(shù)與剪切應(yīng)力、暴露時間的冪函數(shù)模型如式（3）所示[23]:圖7混流式血泵葉輪葉片的壓力分布

圖7混流式血泵葉輪葉片的壓力分布

圖6混流式血泵流場特性分布式中，dHb為游離血紅蛋白量；Hb為血紅蛋白總量；t為暴露時間，單位為秒（s);C、α、β為一組常數(shù)值。

圖8紅細(xì)胞剪切應(yīng)力隨運(yùn)動時間變化情況

血液損傷的程度不僅與所受剪切應(yīng)力有關(guān)，還與其在剪切應(yīng)力下的暴露時間有關(guān)，故對血液的損傷程度需由溶血冪函數(shù)模型計算得到的溶血指數(shù)平均值HI來評估。不同跡線的溶血指數(shù)預(yù)測值分布如圖9所示，大部分跡線溶血指數(shù)預(yù)測值小于6×10-4，計算得到溶血指數(shù)平均值HI為4.99×10-4，而常用....

圖1混流式血泵模型

本研究中數(shù)值模擬的閉式葉輪混流式血泵如圖1所示，血泵的主要結(jié)構(gòu)包括葉輪以及導(dǎo)葉兩部分，導(dǎo)葉可減小血液的圓周速度，將部分血液的動能轉(zhuǎn)化成血液的壓力，將血液從血泵出口均勻地排出，從而改善血液的流動性能�；炝魇窖玫幕窘Y(jié)構(gòu)尺寸如表1所示。1.2網(wǎng)格劃分

本文編號：3897663