题目：低溶血轴流式血液泵的设计与研究

在过去的数十年里，国外许多医学机构和专家进行了大量的动物实验和临床实践，已经证明，运用人造机械血液泵——人工心脏代替心脏为人体血液循环提供动力是完全可行的。人工心脏是医学与流体力学，自动控制，机械设计等几门学科和技术综合起来的完美结晶，它的问世为我们拯救心脏衰竭患者的生命提供了又一有效的途径。由于效率高、体积小等优势，长期植入式叶轮血泵逐渐成为目前人工心脏的发展趋势。本文通过广泛运用于航空航天领域的现代叶轮机械设计技术和计算流体力学(CFD)软件，成功的对应用于人工心脏和心室辅助系统的轴流叶轮血泵进行了设计和改型,并探讨了通过优化血泵内部流场的方式来改善其溶血性能，尝试了从结构上入手对血泵流场的及溶血性能的改进。本文的工作主要分为以下三个部分：首先，本文发展了一套针对不可压流体的叶轮机通流设计程序。现阶段运用于航空行业的通流设计程序都是针对空气这类可压缩工质编写，其基本方程组同不可压缩流体不完全相同，所以我们从基本方程组入手重新发展了一套适用于不可压流体的通流设计程序。这部分工作为后面血泵的设计和改型奠定了基础。第二阶段，使用通流设计程序根据心室辅助的工况要求我们得出最初的叶型和流道几何，再运用三维数值模拟软件（Numeca）对得到的叶型和流道进行数值模拟。通过对数值模拟结果的分析提出改进方案，进行下一轮的设计和模拟。经过多轮的改进，不断完善血泵内部流场，最终完成了对原始方案的改进，得到了较为理想的水力性能。本文的第三部分工作对人工心脏叶轮泵在结构上做了改进，提出了外轴承叶轮的方案，旨在从根本上解决叶尖间隙流动对于人工心脏溶血性能的影响。对此方案我们进行了数值模拟，其结果基本上证实了我们的设想。局部不理想的流动，还有待进一步的探索工作。