离心式血泵多相流模拟与叶轮优化

来源：上海理工大学学报杂志2026年第1期北京时间：

作者：曾柏淋，董无含，党梦媛，杨淳，高明，章立新

单位：上海理工大学 能源与动力工程学院，上海 200093,上海理工大学 能源与动力工程学院，上海 200093,上海理工大学 能源与动力工程学院，上海 200093,上海理工大学 能源与动力工程学院，上海 200093,上海理工大学 能源与动力工程学院，上海 200093,上海理工大学 能源与动力工程学院，上海 200093

摘要：离心式血泵叶轮的几何结构对血泵的水力特性及溶血特性有着显著影响。本研究基于多相流方法，对HeartWare心室辅助装置（HeartWare ventricular assist device，HVAD）进行数值模拟，通过分析血泵的流场和剪切力分布，探讨流道宽度和顶部间隙对血泵的水力性能（扬程和效率）和溶血性能（标准溶血指数）的影响。研究结果表明：随着叶轮流道宽度的增大，血泵扬程增加；但宽度的增大会导致叶轮流道出口处的再循环和停滞区域扩大，加速血栓的形成；顶部间隙对血泵的水力性能影响较小，但增大顶部间隙有助于改善溶血性能，随着顶部间隙的增大，高剪切力的比例显著减少，血泵的标准溶血指数也明显降低。综合分析，当叶轮流道宽度为3.8 mm、顶部间隙为70 μm时，血泵扬程和效率分别为76.622 8 mmHg和29.2535%，血泵的标准溶血指数为0.004 97 g/100 L，此时血泵既具有良好的血液相容性，又能提供一定的水力性能。本研究结果可为HVAD的结构改进提供一定参考。

关键词：离心式血泵;多相流模型;流场分析;溶血;优化设计

基金资助：国家自然科学基金面上项目（51976127）