《离心式心脏泵流场数值计算与分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《离心式心脏泵流场数值计算与分析（86页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、学校代号：1 0 7 3 1 学号：0 8 2 0 8 0 7 0 4 0 0 4 密级：公开 兰州理工大学硕士学位论文 离心式心脏泵流场数值计算与分析 ， ： ，1 r c 、 m l l l I | | l l I l l l l I I | 1 1 l | 1 I I I I I I I l l 咖I 18 8 5 612 N u m e r i c a lc a l c u l a t i o na n d a n a l y s i s a b o u tt h ef l o wf i e l do f C e n t r i f u g a lc a r d i oP u m p
2、B y L IY o n g - l e M S ( L a n z h o uU n i v e r s i t yo f T e c h n o l o g y ) 2 0 11 At h e s i ss u b m i t t e di np a n i a ls a t i s f a c t i o no ft h e R e q u i r e m e n t sf o rt hed e g r e eo f M a s t e ro fE n g i n e e r i n g l n F l u i dM a c h i n e r ya n dE n g n g i nt
3、h e G r a d u a t eS c h o o l o f L a n z h o uU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y S u p e r v i s o r F r o f e ：s s o rL i uY i M a y , 2 0 1 1 ，j，1I ， 鸭 ，一 兰州理工大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取 得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其 他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个 人和集体，
4、均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果 由本人承担。 作者签名：参i 厅日期：护f 年月多E l 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学 校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权兰州理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容 编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇 编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中 国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公众提供信息服务。 作者签名： 导师签名： 套甬哥、 约盈 日期：剀f 年6 月j 日
5、日期：矽，7 年多月髟日 气 节 一j _虬一 硕十学位论文 目录 摘要I A b s t r a c t I I 第l 章绪论l 1 1 引言1 1 2 人工心脏泵简介1 1 3 血液的流体性能及特点4 1 3 1 血液粘度及密度4 1 3 2 溶血和血栓现象4 1 4 人工心脏泵的C F D 分析研究现状及应用5 1 5 其它通用商业软件6 1 6 课题研究的主要内容及实现方法7 第2 章数值计算理论与数学模型综述8 2 1 三维流动基本方程及湍流模型8 2 1 1 流动基本方程8 2 1 2 湍流模型9 2 2 七一s 双方程湍流模型1 0 2 2 1 标准k 一占模型1 0 2 2 2
6、R N G 七一模型1 1 2 2 3R e a l i z a b l ek 一模型1 2 2 2 4 使用k s 模型时近壁区的计算问题_ 1 3 2 3 方程离散化14 2 4 贴体坐标变换1 5 2 4 1 贴体坐标系1 5 2 4 2 控制方程的变换1 7 2 5 流场数值计算的求解方法1 8 2 5 1S l M P L E 算法1 8 2 5 2S I M P L E C 算法2 l 第3 章离心式心脏泵水力设计2 3 3 1 离心式心脏泵叶轮的水力设计2 3 3 1 1 设计参数2 3 3 1 2 确定泵的进出口直径2 3 3 1 3 比转数的计算2 4 3 1 4 效率计算2
7、 4 ， 露 ，磊 离心式心脏泵流场数值计算与分析 3 1 5 确定轴功率2 4 3 1 6 计算叶轮主要外型尺寸2 4 3 1 7 第一次精算叶轮外径2 6 3 1 8 叶轮出口速度2 7 3 1 9 叶轮进口速度2 8 3 1 1 0 确定包角2 9 3 1 1 l 叶片加厚2 9 3 1 1 2 叶轮水力性能计算3 0 3 1 1 3 叶片绘型图3 1 3 2 离心式心脏泵压水室的水力设计3 3 3 2 1 螺旋形压水室的设计要求3 3 3 2 2 螺旋形压水室断面的设计计算3 4 3 2 3 螺旋形压水室断面图3 5 3 3 离心式心脏泵吸水室的水力设计3 6 3 3 1 半螺旋形吸水
8、室的设计计算3 6 3 3 2 半螺旋形吸水室的绘形图3 7 第4 章模型的建立与网格划分3 9 4 1 基于P r o E 软件的建模过程3 9 4 1 1P r o E 软件简介3 9 4 1 2 叶轮流道实体模型的建立3 9 4 1 3 压水室实体模型的建立4 0 4 1 4 吸水室实体模型的建立4 l 4 1 5 模型的装配和剖面图4 2 4 2 离心式心脏泵流道实体模型的网格划分4 2 4 2 1 网格相关问题的概述4 2 4 2 2 网格划分4 3 4 2 3 网格对计算解的影响4 4 第5 章数值预测与计算结果分析4 6 5 1 离心式心脏泵内部流场计算模型的选择4 6 5 1
9、1 网格检查4 6 5 1 2 设置边界条件4 7 5 1 3 设置收敛判据4 7 5 2 计算结果分析4 8 5 2 1 计算收敛过程4 8 5 2 2 心脏泵内部速度场4 9 H ， ， r 硕十学位论文 5 2 3 心脏泵内部压力场5 3 5 2 4 全流道迹线分布5 4 5 2 5 心脏泵内部切应力分布5 4 5 2 6 心脏泵性能分析5 9 结论6 0 参考文献6 2 j l l ：谢6 6 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录6 7 I I I ， 离心式心脏泵流场数值计算oj 分析 摘要 C F D 技术是一种强大的数值模拟工具，本课题利用C F D 软件对采用一元理论的方 法所设计的无回流区和有回流区两种离心式心脏泵模型进行数值模拟，较好地分析和认 识了人工心脏泵叶轮内部流场的分布，揭示了叶轮内部流动的特殊规律和流动机理。通 过数值模拟得到了心脏泵流道内的切应力分布云图，速度分布云图以及压强分布云图， 分析对比了两种模型对血栓和溶血的影响，为人工心脏泵在提高抗血栓和溶血性能方面 打下良好的基础。为此，本课题进行了如下研究： 1 通过综合分析国内人工心脏泵的研究现状，以N S 方程为基础，阐述了C F D 的 基本理论，分析了C F D 模拟过程中所用到的模型及数值计算方法。 2 采用一元理论的设计方法对离心式
