基于多孔介质模型的膜式氧合器内部流场分析

作     者：叶非华 廖虎 易国斌 YE Feihua;LIAO Hu;YI Guobin

作者机构：广东工业大学轻工化工学院广东广州510006 广东顺德工业设计研究院(广东顺德创新设计研究院)广东佛山528300 武汉科技大学机械自动化学院湖北武汉430081 

基　　金：国家自然科学基金(51273048) 广东省高校创新强校重大科研项目(2017KZDXM026) 

出 版 物：《化工进展》 (Chemical Industry and Engineering Progress)

年 卷 期：2020年第39卷第3期

页      码：898-905页

摘      要：膜式氧合器内部流体运动特性对其性能有重要影响,利用计算流体力学(CFD)对氧合器模型进行流体动力学分析是预测其性能的重要方法之一。本文基于压降实验计算氧合器纤维束的黏性阻力系数,建立了各向同性多孔介质模型。采用RNG k-ε湍流模型对不同流量下氧合器内部流场进行计算,得到了血液速度、压力和壁面剪切应力分布云图。发现随着流量的增加,氧合器内部速度梯度分布形式基本保持不变,压力分布呈倾斜状态且逐渐减小,大部分压力损失位于纤维束内,其中53.3%位于氧合室,42.6%位于变温室。氧合器血液的入口及出口位置为血液损伤的高发区域。采用溶血数值预估模型计算得到了氧合器的标准溶血指数NIH。结果表明:在低流量1.65~3.00L/min下,各向同性多孔介质模型的模拟结果与实验结果基本一致,模拟数值与实验数值的偏差会随着液体流量的增加而变大;流量为1.65~6.00L/min时,标准溶血指数NIH为0.0084~0.0835g/100L,满足人体生理允许的使用范围。

主 题 词：膜 氧合器 计算流体力学 多孔介质 溶血 

学科分类：081704[081704] 08[工学] 0817[工学-轻工类] 081701[081701] 

核心收录：

D　O　I：10.16085/j.issn.1000-6613.2019-1068

馆 藏 号：203887024...