血泵主要用于給心衰病人提供心室功能輔助，通過機械性的旋轉運動，給機體循環提供必要支持，保證和改善組織灌注，減少心肌耗氧，使心臟得以休養和恢復。但是血泵在長時間高速運轉時可能產生較高的溫升，導致紅細胞正常功能受損，從而出現溶血問題。

血泵各部分與血液的接觸面存在對流換熱，考慮到兩者的耦合關系，流體仿真時需要把固體以及固體熱源加入到流體仿真軟件中，從而將血液與血泵的對流換熱數值加載到固體溫度場仿真的邊界條件中，實現血泵三維溫度場的仿真求解分析。

血泵三維整體模型分為兩個部分，一個是驅動電機部分：包括定子鐵芯、定子繞組、永磁轉子以及定子外殼；另一個是血液流動區域：包括前后導輪及其導葉、旋轉葉輪、軸承以及泵殼。血泵結構如圖1所示。

利用商用流體仿真軟件進行相關邊界條件的設定，主要包括材料屬性、湍流模型、進出口邊界條件、轉速以及對流換熱系數等，其中血泵各部分的材料特性參數如表1所示。各部分熱源的生熱率通過商用熱仿真軟件計算，并與流體仿真模塊進行耦合。

血泵的流量為4L/min，入口速度為0.308m/s，血液環境溫度設為37℃，葉輪轉速為9000rpm，泵外殼對流換熱系數為14.2W/(m2?℃)，計算求解，得到血泵溫度場分布如圖2所示。

其中，血泵溫度最高區域達到49.635℃，血液在緊貼血泵外殼區域達到最高44℃，而在血泵與導輪及葉輪接觸面附近的區域，由于葉輪本身發熱較小，且流速較大，血液對流換熱作用明顯，因此該部分血液溫度溫升較小，接近環境溫度37℃。

[1] 陳洪歡,云忠,胡及雨.基于熱流耦合的軸流式血泵溫升影響因素研究[J].中國醫學物理學雜志,2020,37(10):1281-1286.

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