离心式磁悬浮心脏泵支承特性研究

发布时间：2017-06-28 01:11

  本文关键词：离心式磁悬浮心脏泵支承特性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：当今世界,心力衰竭严重危害着人类的身体健康,心脏供体缺乏导致很多人无法进行心脏移植手术。人工心脏泵可以在一定程度上解决此问题,磁悬浮人工心脏泵以其无接触支承的独特优点使叶轮无机械摩擦、无需润滑,可有效减少血细胞破损和血栓的发生。迄今为止,国、内外学者对血流动压下离心式磁悬浮人工心脏泵支承特性的研究甚少,为此,本论文的重点是研究离心式磁悬浮人工心脏泵的支承特性,为离心式磁悬浮心脏泵的应用奠定基础。 本文主要进行了以下几方面的研究： (1)离心式心脏泵的磁悬浮支承结构优化设计。离心式心脏泵的磁悬浮支承结构直接决定了心脏泵整体结构的大小与布局,支承结构好坏是心脏泵性能好坏的主要影响因素,因此,设计出比较优化的支承结构是其前提条件。 (2)离心式磁悬浮心脏泵的磁场分析。当血液在心脏泵的磁悬浮间隙之间流动的时候,会改变其支承部分的磁悬浮间隙,从而影响其磁场特性,因此有必要对支承部分进行磁场分析,分析不同的轴向磁悬浮间隙与轴向电磁力的关系、不同轴向磁悬浮间隙与磁场强度的关系、叶轮转子中心偏移量与磁场强度的关系以及与磁场向心力的关系。 (3)离心式磁悬浮心脏泵的流场分析。叶轮和泵腔结构的好坏直接影响着支承特性；血液在磁悬浮间隙内流动,由于摩擦或冲击泵体、叶轮等会改变磁悬浮间隙,从而影响着支承特性。本文主要对不同轴向磁悬浮间隙和不同中心偏移量下的流场进行分析,得出相应的关系与结论。 通过以上三个方面的研究,对离心式磁悬浮心脏泵整体结构进行了优化设计,得出了磁力轴承在血流作用下不同轴向磁悬浮间隙和不同中心偏移量下的支承特性。
【关键词】：人工心脏泵 磁悬浮 离心式 支承特性
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TH789
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 符号说明9-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 引言10-11
• 1.2 国内外研究现状及其存在的问题11-15
• 1.3 课题来源及论文内容安排15-16
• 1.3.1 课题来源15
• 1.3.2 内容安排15-16
• 第二章 离心式磁悬浮心脏泵总体结构16-28
• 2.1 离心式磁悬浮心脏泵的总体结构及工作原理16-17
• 2.2 驱动部分17-19
• 2.3 叶轮部分19-20
• 2.4 叶轮的基本理论及其设计方法20-24
• 2.4.1 血液在叶轮内的运动方式介绍20
• 2.4.2 叶轮的结构设计基本理论20-23
• 2.4.3 叶轮基本性能参数及其结构形式23-24
• 2.5 泵腔部分24
• 2.6 泵腔的基本理论及其设计方法24-27
• 2.6.1 泵腔的结构设计基本理论24-26
• 2.6.2 泵腔的基本尺寸及其结构形式26-27
• 2.7 小结27-28
• 第三章 离心式心脏泵磁悬浮支承设计与仿真28-51
• 3.1 磁力轴承基本理论概述28-29
• 3.2 磁悬浮支承的材料选择29-30
• 3.3 叶轮转子的受力情况分析30-31
• 3.4 支承结构及其原理31-34
• 3.4.1 支承结构布局31-33
• 3.4.2 叶轮转子的状态方程33-34
• 3.4.3 叶轮转子在受到向心力作用的情况下的数学模型34
• 3.5 支承结构设计方法34-38
• 3.5.1 磁场相关公式推导34-36
• 3.5.2 电磁铁的结构设计方法36-38
• 3.6 有限元法相关理论介绍38-41
• 3.6.1 利用有限元法进行电磁场分析的常用方程38-40
• 3.6.2 电磁场有限元分析中常用的边界条件40
• 3.6.3 电磁场ANSYS有限元分析步骤40-41
• 3.7 离心式心脏泵磁悬浮支承部分磁场仿真41-50
• 3.7.1 ANSYS有限元仿真方法41-43
• 3.7.2 ANSYS有限元仿真结果43-46
• 3.7.3 不同轴向磁悬浮间隙下磁感应强度分布46-48
• 3.7.4 传感器处的磁密与轴向磁悬浮间隙的关系48
• 3.7.5 不同中心偏移量下磁感应强度分布48-50
• 3.8 小结50-51
• 第四章 离心式磁悬浮心脏泵支承特性与流场分析51-66
• 4.1 流体力学相关基本理论介绍51-55
• 4.1.1 流体动力学控制方程的基本理论介绍51-52
• 4.1.2 流体动力学计算模型的基本理论介绍52-55
• 4.2 离心式磁悬浮心脏泵流体仿真分析55-61
• 4.2.1 离心式磁悬浮心脏泵CFD模型的建立55
• 4.2.2 离心式磁悬浮心脏泵模型的网格划分55-56
• 4.2.3 边界条件的确定56
• 4.2.4 数值计算及其结果56-61
• 4.3 不同轴向磁悬浮间隙下的支承特性61-63
• 4.3.1 电磁吸引力与轴向磁悬浮间隙的关系61-62
• 4.3.2 轴向血液压力与轴向磁悬浮间隙的关系62-63
• 4.4 不同中心偏移量下的支承特性63-65
• 4.4.1 叶轮转子向心力与中心偏移量的关系63-64
• 4.4.2 径向压力与中心偏移量的关系64-65
• 4.5 小结65-66
• 第五章 总结与展望66-68
• 5.1 总结66-67
• 5.2 展望67-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-71

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 吴华春;王志强;龚高;周欣;;离心式磁悬浮血泵内部流场数值仿真[J];解放军医药杂志;2013年08期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 李果;磁悬浮小球系统内模控制方法研究[D];太原科技大学;2013年

  本文关键词：离心式磁悬浮心脏泵支承特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：491944