[发明专利]一种轴流血泵叶轮轴支撑结构及仿真方法

权利要求书

1.一种轴流血泵叶轮轴支撑结构，其特征在于：包括支撑套管(1)，且所述支撑套管(1)前端与泵血管(11)相连、后端与导管(8)相连，叶轮轴(5)穿过所述支撑套管(1)后与设于导管(8)中的传动轴(9)连接，所述支撑套管(1)前端设有前限位元件、后端设有后限位元件，且所述前限位元件和后限位元件之间形成套管内腔(101)，所述套管内腔(101)中设有支撑所述叶轮轴(5)的旋转支撑元件，且相邻旋转支撑元件之间设有隔套，所述前限位元件、后限位元件、旋转支撑元件与所述叶轮轴(5)之间均为间隙配合，所述导管(8)一侧设有进液管(10)，且所述进液管(10)与所述套管内腔(101)连通，所述前限位元件包括前限位套(3)和前堵块(2)，且所述前堵块(2)设于所述前限位套(3)远离所述套管内腔(101)一侧，所述前堵块(2)上设有密封槽组(202)。

2.根据权利要求1所述的轴流血泵叶轮轴支撑结构，其特征在于：所述前限位套(3)上设有轴盘腔(301)，所述叶轮轴(5)上设有轴盘(501)，且所述轴盘(501)设于所述轴盘腔(301)中，并且所述轴盘(501)与所述轴盘腔(301)的腔壁之间设有间隙。

3.根据权利要求1所述的轴流血泵叶轮轴支撑结构，其特征在于：所述导管(8)后端设有一个驱动机构(15)，所述驱动机构(15)包括壳体和设于所述壳体内部的驱动装置(151)，所述导管(8)内部的传动轴(9)与所述驱动装置(151)固连，所述壳体上设有与抽吸装置连接的抽吸口(152)，且所述抽吸口(152)通过管路与所述导管(8)内腔连通。

4.根据权利要求1所述的轴流血泵叶轮轴支撑结构，其特征在于：所述套管内腔(101)中的旋转支撑元件包括第一轴承(4)和第二轴承(6)，且所述第一轴承(4)套装于叶轮轴(5)前部，所述第二轴承(6)套装于叶轮轴(5)后部，所述第一轴承(4)和第二轴承(6)之间设有中间隔套(102)。

5.一种轴流血泵叶轮轴支撑结构的仿真方法，其特征在于：所述前堵块(2)内壁与叶轮轴(5)之间的间隙形成堵块流道(201)，且所述堵块流道(201)设定压力平衡段X，包括如下步骤：

步骤一：建立如权利要求1所述的轴流血泵叶轮轴支撑结构的几何模型；

步骤二：隐藏前堵块(2)的密封槽组(202)，且堵块流道(201)仅保留血液流入侧的一段初始模拟流道(203)，其余部分视为实体，生成初始模拟模型，其中所述初始模拟流道(203)的终点截面A′-A′与压力平衡段(X)的起始截面重合；

步骤三：确定血液流体数学模型并导入CFD仿真软件，其中所述模型采用非牛顿流体力学模型：

上式中的流变系数k和流变指数n分别为：

n＝n₀+α₁T+α₂C+α₃M+α₁₂T×C+α₁₃T×M+α₂₃C×M；

其中，k₀，α，β，n₀，α_i，α_ij为预测系数，C为血液水分含量，T为血液温度，M为机械能；

步骤四：对步骤二中的初始模拟模型进行CFD模拟仿真，获得初始模拟流道(203)的终点截面A′-A′压力和流量；

步骤五：恢复前堵块(2)的密封槽组(202)和堵块流道(201)，在压力平衡段(X)内确定起点截面As-As和终点截面Ao-Ao，并且在所述起始截面As-As和终止截面Ao-Ao之间沿着前堵块(2)轴向划分若干截面，记作Ai-Ai，i＝1、2、3…n；

步骤六：对恢复密封槽组(202)和堵块流道(201)的前堵块(2)进行模拟仿真，并且选择截面A′-A′作为模拟起点位置，输入步骤四中获得的截面A′-A′压力和血液流量，获得各个截面Ai-Ai(i＝1、2、3…n)的压力值Pi；

步骤七：对截面Ai-Ai(i＝1、2、3…n)的压力值Pi进行校正计算，并选择计算后的压力最大值作为压力平衡段(X)的平衡压力值，计算如下：

上式中，Si为第i个截面的堵块流道(201)截面面积，Pi为第i个截面的血流压力，P₀为起点截面A′-A′的血流压力，S₀为起点截面A′-A′的堵块流道(201)截面面积。