多物理场系统仿真有助于工程师更深入地了解更小型的人工.pdf

医疗保健 心连心 多物理场系统仿真有助于 工程师更深入地了解更小 型的人工心脏设计。 作者：Mark Goodin ，美国克利夫兰SimuTech集团CFD咨询工程师； Michael Yaksh ，美国利尔伯恩多物理场咨询工程师 © 2013 A NSYS, INC. ANSYS ADVANTAGE Volume VII | Issue 3 | 2013 其它人工心脏设计相比，全 左泵 右泵 与新的连续流动性全人工心脏 (CFTAH)具有外形更小巧、构 造更简单等优势。其只采用转子这一个 移动部件，且转子在磁力和流体力的综 电机 合作用下处于悬浮状态。这款全新的心 脏即将进入动物试验阶段。由于该阶段 成本高、耗时长，因而在这个阶段失败 旋转装配体 的代价非常大。为了最大限度地降低风 右泵孔径 险和减少成本高昂的设计更改次数， 绕组 SimuTech Group的工程咨询师正在开展 连接轴颈轴承 多物理场仿真，其将流体流动与电磁场 磁体 流动路径 仿真耦合在一起，以便全面探索CFTAH 的工作情况。到目前为止，仿真已被应 连续流动性全人工心脏的几何模型 用于计算众多方面，如泵的液压性能、 泵表面的静态压力、转子扭矩、转子轴 向力以及其他关键参数等。所有这些工 向左移位 右侧入口 作都属于在活体动物试验之前，为了确保 压力高 产品设计鲁棒性而开展的流程的一部分。 孔径 有望挽救生命的设计 每年有超过300,000名美国人死于 心脏衰竭，其中高达20%的患者是在等 待心脏捐赠的过程中死亡的。人工心脏 拥有巨大潜力，能够挽救众多此类患者 的生命。但经FDA批准的现有设备不仅 复杂程度高，而且重量和体积也非常大， 仅适用于20%的女性患者和50%的男性 右侧出口压力 及流量增加  当右侧入口压力非常高时，转子会向左侧移动。 连续流动性全 人工心脏采用 向右移位 独特的设计， 左侧入口 压力高 孔径 只有一个移动 部件：转子。 转子在磁力和 流体力的综合 作用下处于悬 右侧出口压力 浮状态。 和流量减少  当左侧入口压力非常高时，转子会向右侧移动。 © 2013 A NSYS, INC. ANSYS ADVANTAGE Best of Healthcare 2016 35 医疗保健 更小巧的人工心脏设计对成人和青少年 均适用，而且与其它设计相比