旋转式血液泵内非牛顿流体流动的测量和数值模拟

旋转式血液泵是一种能够部分或全部替代人体心脏泵机能的机械辅助循环装置，然而迄今国内外对于血液泵的实验、计算和设计都是以牛顿流体为基础的，与血液泵内的实际流动存在差异。本项目拟选用黄原胶水溶液作为血液的模拟流体，在放大5倍的几何相似模型中对轴流式血液泵内非牛顿流体的流动特性作深入的实验研究，首先考察非牛顿流体对血液泵相似率的影响，利用2维激光多普勒测速仪和微型热膜探头等直接测量叶轮与泵壳间狭缝内速度、压强和切应力的分布，然后以上述测量结果作为基础和验证数据，研究和发展针对纯粘性非牛顿流体的紊流模型和相应的控制方程组，建立数值计算方法，为血液泵的研发提供普遍和通用的理论工具。整个项目的研究将会提升旋转式微型血液泵的研制水平，使现行旋转式微型血液泵在生物相容性和安全性方面上一个台阶。发展非牛顿流体流动的紊流模型是开拓性的工作，迄今国内外文献中尚无关于血液泵内非牛顿流体紊流流动数值模拟的报道。