轴流泵结构设计及分析开题报告

 2020-02-20 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

1.1基本背景

为了帮助晚期心衰患者延长等待心脏供体的时间,目前临床上采用人工心脏植入人体来代替自然心脏的功能,作为心脏移植的过渡手段,以实现最终救治患者的目的[1~4]。血泵作为人工心脏的核心部件,为患者提供合适流量和压力的血液,至关重要。根据starling定律设计的旋转式叶轮血泵,其输出送出的连续式血流更加接近自然心脏输出的脉动式血流,因而可以用于人体中[5,6]。旋转式叶轮血泵可分为轴流式血泵、离心式血泵、混流式血泵等。其中,基于传统轴流泵设计的轴流血泵,拥有效率高、结构简单、体积小、寿命长、对血液破坏程度小、可长期植入体内等优点,已被广泛应用于临床[7]。多年的试验研究也已经表明,人工心脏作为心脏移植的过渡循环辅助,其功效已经得到证实,也越来越符合人体的生理需求[8]

1.2目的及意义

采用传统方法来设计轴流血泵,通常需要经过多次实体模型的制造,并通过水力实验的结果来不断优化其设计才能确定出最佳的模型,其过程成耗时耗力耗成本。随着计算流体力学cfd(computational fluid dynamics)的发展,通过cfd技术可以对设计出的血泵模型进行流体仿真分析,以得到内部流场的流动规律,进而发现设计中的不足之处并加以改进。由此可见,cfd技术对缩短血泵设计周期、降低设计成本、优化结构设计的起着重要作用[9]

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2. 研究的基本内容与方案

2.研究(设计)的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

2.1基本内容

本文主要通过详细了解轴流血泵的结构和工作原理,建立单级轴流血泵的几何模型,利用计算流体力学分析软件对轴流血泵内的三维不可压缩流场进行模拟仿真,根据仿真结果分析得到轴流血泵内部压力场、速度场、应力场、湍流效应的分布情况,分析流场内可能出现溶血和血栓形成的区域。


2.2研究目标

通过对轴流血泵进行建模,学会使用相关三维建模软件;并通过对血泵内部流场的分析,学习相关理论知识,掌握相关计算流体力学分析软件,为以后的研究和学习打下基础。

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3. 研究计划与安排

3.进度安排

第1—3 周:查阅相关文献资料,明确研究内容,了解研究所需技术方案及措施。确定方案,完成英文翻译、文献阅读报告及开题报告;

第4—5周:查找并阅读文献,总结归纳国内外辅助性人工心脏的发展现状及应用,针对基于轴流泵的辅助性人工心脏,详细分析其结构及工作原理;

第6—8 周:学习建模软件 solidworks,搜集辅助性人工心脏的相关参数,完成建模工作;

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4. 参考文献(12篇以上)

4.参考文献

[1]尹邦良.人工心脏的历史及研究现状[j].中国医师杂志,2002(07):679-680.

[2]许剑,王妍,周娜,范庆麟,朱尘琪.人工辅助心脏国际发展趋势概述[j].中西医结合心血管病电子杂志,2018,6(07):16-17.

[3]武文芳,吴兵.人工心脏的历史及研究进展[j].中国医学装备,2008(03):55-58.

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