基于计算流体动力学仿真的离心式人工心脏泵叶片参数优化
2021-12-03
刘泽辉，张松，屈一飞
山东大学机械工程学院，高效洁净机械制造教育部重点实验室；山东大学机械工程国家级实验教学示范中心
摘要：溶血和血栓是离心式人工心脏泵亟需解决的两大难题。本文通过设计不同叶片结构参数的叶轮，利用计算流体动力学仿真软件Fluent，研究叶片出口角度、叶片出口宽度、叶片厚度以及分流叶片等结构参数对叶轮的剪切应力分布和水力性能的影响。结果显示，叶片出口角度过大或过小都会导致泵内剪切应力的增大。叶片出口宽度与泵的扬程呈正相关，设计时需考虑叶片与蜗壳的间隙，避免影响泵内血液流动状态引起溶血。叶片厚度较小时，叶片表面及泵内剪切应力较大，适当增大叶片厚度可以有效降低叶片缘剪切应力分布。在增加分流叶片辅助泵扬程的同时，也会造成叶片表面的剪切应力增大，这适用于低转速下需要增加水力性能的叶轮设计。
关键词：离心式人工心脏泵；叶片参数；剪切应力；水力性能