基于一维、三维耦合的血球仪流体网络仿真平台设计与应用

摘要

随着科技的进步，血细胞分析仪在国内各类医院已得到广泛应用。但目前从整个国内市场来看，医院使用的血细胞分析仪90％引进国外，价格昂贵，与此同时我国医疗器械还处于起步阶段，本文就是在这样一个大的背景下针对流体系统提出的。流体系统作为血细胞分析仪最重要的组成部分，但在面对流体系统设计与流动特性分析时，工程师往往只针对局部元件进行仿真，整体设计仍采取先做后验证的方式，未进行科学有效的模拟仿真，造成设计工作反复，设计周期延长的局面。
　　首先详细介绍了系统仿真最常用的两种方法，对他们各自优缺点进行了分析，然后根据系统的需求确定本文采用一维、三维耦合仿真的方法，一方面可以满足获取系统中各个支路的压力和流量的实时变化，另一方面可以实现具体元件的流场分析。
　　单个元件的损失模型是流体系统仿真设计的基础，而损失模型的建立离不开大量有效数据的支撑。本文首先设计传感器数据采集电路，并通过一系列的实验收集了各个元件在常温下的运行参数，结合流体系统元件的流动损失理论基础，通过 Matlab建立了30多种系统主要元件的损失模型，丰富了一维分析软件Flowmaster的元件库。
　　根据实际系统，用Flowmaster搭建起血细胞分析仪的一维管路部分，并为三维计算提供相关的边界条件，同时针对系统中复杂、特殊的元件，用ANSYS完成建模，同时为一维计算提供实验难以获得的边界条件。最后，通过接口软件 MpCCI将一维和三维软件连接起来，实现两者交叉迭代双向耦合计算。
　　对本文涉及的一维、三维耦合仿真平台进行实验测试，结果显示，该仿真平台计算结果基本正确。文章的末尾对流动室子系统进行了稳态和瞬态两方面的仿真分析，对系统提供了可行的优化方案。

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目录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及意义

1.2 与本文相关的研究现状

1.3 论文主要研究目标与内容

第2章 流体系统元件压强损失建模

2.1 数据采集

2.2 数据输出

2.3 流体系统常用元件损失建模

2.4 本章小结

第3章 一维和三维耦合计算的实现

3.1 一维建模分析

3.2 CFD建模分析

3.3 耦合计算策略

3.5 本章小结

第4章 仿真平台实验测试与误差分析

4.1 白细胞计数子系统测试

4.2 DIFF池子系统测试

4.3 流动室子系统测试

4.4 本章小结

第5章 仿真平台的应用

5.1 系统稳态性能仿真

5.2 系统瞬态性能仿真

5.3 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢