国家自然科学基金(30900289)
- 作品数：13 被引量：24H指数：3
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- 改进型五阶集总参数心血管循环系统的建模与仿真被引量：6
- 2012年
- 为更好地研究人体心衰的工作机制,为临床诊断与治疗提供理论依据与仿真工具,根据电网络模型法建立了一个改进型五阶集总参数心血管循环系统模型。应用Matlab软件进行仿真。结果表明:该模型简单有效,可模拟健康状态血液动力学特性,模拟得到CO(心输出量)为5.12 L/min,并可通过调节心率、心力、心室前负荷、心室后负荷模拟静息、轻度运动、中度运动、重度运动时的健康血液循环状态,模拟得出CO逐渐增大分别为5.09 L/min、8.86 L/min、10.74 L/min、14.7 L/min;也可以模拟Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级心衰的血流动力学特性,模拟得出CO逐渐减小分别为5 L/min、4.4 L/min、3.8 L/min、3.2 L/min,仿真结果与实际生理状态及文献中的试验数据相符,对诊断和治疗心衰疾病具有重要意义。
- 刘苓苓李岚钱坤喜
- 关键词：心血管循环系统仿真血流动力学心衰
- 心脏泵透皮能源传输系统的试验
- 2012年
- 人工心脏大多通过穿过皮肤的导线进行供电,人为制造了一个可能的感染源,且给病人的日常生活造成很多不便,为了解决这一问题,设计了一套透皮能量传输系统,利用电磁感应原理通过非接触耦合进行能量传递,实现人工心脏植入人体后的无线能量传输.试验研究了该系统变压器次级线圈匝数、开关频率及变压器气隙的大小对系统性能的影响.结果表明:变压器初级线圈30匝、次级线圈60匝时,传输效率最高,性能最好;开关频率为40 kHz时,系统传输效率最高;透皮能量传输系统的传输效率随变压器气隙的增大而减小,当气隙在0～3 mm范围内时效率在60%～80%之间;气隙超过3 mm时效率明显降低.
- 荆腾徐红霞王颢王芳群钱坤喜
- 关键词：电能传输非接触无线通信
- 基于分数槽的人工心脏用永磁无刷直流电动机设计被引量：3
- 2014年
- 基于人工心脏用电机的可植入性强、高血液相容性的特殊要求,提出了一种新型的应用于人工心脏的无轴承永磁无刷直流电动机的设计方案。利用图示法和公式法分析了分数槽绕组降低永磁电机齿槽转矩的机理,在先前研制的12/4整数槽电机的基础上,采用6/4分数槽绕组结构进一步降低齿槽转矩,应用Ansoft有限元软件进行两种电机模型的电磁场性能对比分析,仿真结果表明,新设计的6/4分数槽绕组电机,齿槽转矩脉动降为原先电机的10.0%,反电动势平顶宽度增加30.0%。基于人体血液循环系统的水力模拟实验表明,在额定转速下分数槽电机效率提高11.3%,进出口平均压差增大12.9%。
- 王芳群郝根吴雯珏王志宾温太阳吴义荣
- 关键词：人工心脏永磁无刷直流电动机分数槽齿槽转矩水力实验
- 体循环系统建模与仿真被引量：5
- 2012年
- 根据流体网络与电气网络的等效关系,用电流表示血液的流动,用电阻表示血液流动的黏滞阻力,用电容表示血管的顺应性,用电感表示血流的惯性.采用1个时变电容和1个心肌电阻模拟左心室,建立了改进型五阶集总参数体循环系统电路模型.根据人体实际生理状况和临床数据制定模型参数,仿真健康心脏、不同部位病变导致的衰竭心脏的血流动力学特性,探讨了衰竭心脏的仿生控制机理,验证了所建模型的可行性.根据基础电路法列写状态方程,应用MATLAB软件进行仿真.结果表明:改进的左心室模型能全面地反映心脏的工作机理和功能,可以模拟健康状态血液动力学特性,通过改变参数又可以模拟因左心室弹性变化、外周阻力变化、心肌阻抗特性变化分别导致心衰的血流动力学特性.
- 钱坤喜刘苓苓李岚王芳群
- 关键词：体循环系统流体网络仿真心衰
- 人工心脏用永磁无刷电机的齿槽转矩的削弱设计和数值研究被引量：1
- 2014年
- 本文针对自制的无轴承人工心脏用永磁无刷直流电机,提出了一种齿槽转矩的削弱设计,通过在分数槽定子结构中开辅助凹槽以降低齿槽转矩。应用有限元分析方法研究凹槽的形状、槽数及槽深对齿槽转矩的影响,并对每种结构电机的齿槽转矩进行FFT分析对比。结果表明,定子齿开两个槽深0.5 mm的弧形槽可以使齿槽转矩减小一倍,提高电机稳定性,有助于提高人工心脏的血液相容性,而且加工方便,易于实现。
- 王芳群王志宾郝根吴雯珏温太阳
- 关键词：人工心脏永磁无刷直流电机齿槽转矩
- 新型永磁悬浮轴承在透平机及心脏泵中的应用被引量：3
- 2011年
- 为验证永磁悬浮轴承在旋转时能否实现转子的稳定悬浮,将自行设计的新型永磁悬浮轴承应用到透平机和离心式心脏泵中,并利用Hall传感器分别测量二者转子旋转时的偏心距,用速度传感器分别测量二者的旋转速度.发现当转速高于某一临界值(透平机为1 800 r.min-1,心脏泵为3 250 r.min-1),透平机和心脏泵的转子偏心距均会明显小于转子和定子的间隙0.15 mm,转子脱离了定子并保持了稳定悬浮.结果表明:高速旋转的悬浮体所具有的陀螺效应能够使永磁悬浮转子稳定平衡;在静止或转速很低的情况下,永磁悬浮转子不能保持稳定的旋转;一旦转速超过某一临界值,它就会获得陀螺效应并借此达到5自由度的稳定悬浮.
- 钱坤喜许自豪王颢王芳群
- 关键词：永磁轴承心脏泵透平机陀螺效应
- 给排水管网系统中大口径弯管的设计和水力分析
- 2014年
- 给排水管网运行状态的好坏直接影响到供水的压力和水量,影响到服务质量。因此,给排水管网在给排水系统中占据着重要的位置。在管网管道铺设和维修的施工过程中,由于受到地理环境和施工材料的影响,弯管现场制作是不可避免的。目前,弯管制作主要依赖于作业人员的施工经验,由于现场尺寸测量缺乏有效的测量手段,误差很大。同时,对于复杂的施工现场,在大口径弯管的量算和制作存在较大的难度,影响到灌溉管网的施工进程。提出使用测距仪和全站仪,在施工现场进行数据测量的方法,达到快速、方便、准确地测量到对接管道的空间数据。然后,根据现场测量的数据,确定了对接管道中大口径弯管的连接方案和设计方案。最后采用计算流体力学数值方法,分析了弯管结构和参数对弯管内流场和水力损失的影响,为弯管参数的设计优化提供依据。
- 王芳群温太阳潘雨青顾炜张义朱程伟
- 关键词：给排水管网水力分析
- 搏动流瓣膜泵无刷直流电机控制系统的建模与仿真
- 2013年
- 本文针对一种采用无刷直流电机设计的新型人工瓣膜泵,建立能够模仿自然心脏节律跳动的搏动流控制系统。采用神经网络PID智能算法进行控制,并对其进行建模仿真。结果表明,神经网络PID控制能有效解决传统PID控制参数难以确定和环境扰动的不确定性问题,使响应速度提高了约0.18s,速度伺服系统的控制精度提高了约1.14%。
- 吴雯珏王芳群和卫星刘磊王志宾
- 关键词：无刷直流电机神经网络PID控制
- 左心室辅助装置控制系统的建模与仿真被引量：1
- 2013年
- 提出一种采用无刷直流电动机设计的左心室辅助装置,通过对自然心脏的搏动规律的分析进行建模仿真。先采用传统PID控制,获得速度环的偏差、偏差变化率以及转速的数据,然后将这些数据在MATLAB的自适应神经模糊工具箱进行训练来设计模糊控制器。结果表明:训练后得到的模糊控制器要比传统PID控制器设计简单,控制响应速度快,鲁棒性好。
- 王芳群王志宾吴雯珏郝根温太阳
- 关键词：无刷直流电动机自适应神经模糊系统模糊控制器响应速度
- 基于管网平差的城市无负压给水管网事故预测被引量：1
- 2010年
- 无负压给水管网是近些年迅速发展的城市重要基础设施之一,其供水不足和爆管事故的发生直接威胁城市给水安全。基于当地的GIS系统数据,应用Flowmaster软件针对无负压供水管网进行建模和稳态模拟,其管网平差结果表明,管网的低压区域与维修记录中供水不足区域一致,说明模型可靠,并可实现供水不足事故预测;同时应用该模型进行瞬态模拟和管网爆管事故预测分析,发现开泵水锤、变频水锤变化均比较大,分别为50%、26.4%,容易导致爆管事故的发生,进而威胁管道系统的安全。
- 钱坤喜伍琴琳王芳群
- 关键词：管网平差
