CN114917468A - 一种轴流血泵叶轮轴支撑结构及仿真方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及医疗器械领域，具体地说是一种轴流血泵叶轮轴支撑结构及仿真方法，其中支撑套管前端与泵血管相连、后端与导管相连，叶轮轴穿过支撑套管后与导管中的传动轴连接，支撑套管内设有套管内腔，套管内腔中设有支撑叶轮轴的旋转支撑元件，且相邻旋转支撑元件之间设有隔套，支撑套管前端设有前限位元件、后端设有后限位元件，且所述前限位元件、后限位元件、旋转支撑元件与叶轮轴之间均为间隙配合，导管一侧设有与套管内腔连通的进液管，所述前限位元件包括前限位套和前堵块，且所述前堵块设于所述前限位套远离所述套管内腔一侧，所述前堵块上设有密封槽组。本发明减少了叶轮轴与旋转支撑元件的摩擦，并且可以实现套管内腔的及时冲洗。

Description

一种轴流血泵叶轮轴支撑结构及仿真方法
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，具体地说是一种轴流血泵叶轮轴支撑结构及仿真方法。
背景技术
在医学临床中，当患者心功能严重受损时，如在急性心肌梗死并发心力衰竭和心源性休克时，在患者常规治疗或需进行介入治疗，或者外科手术前后、以及术后出现并发症等情况时，都需要对心脏进行循环支持，使患者度过危险期。为了满足上述治疗需要，一些心室辅助装置应运而生。
目前心室辅助装置主要包括体内驱动和体外驱动两种形式，其中体内驱动通常采用将微型电机设于泵管内的方式，但将电机组件等设于体内会导致导管整体直径增大，对血管创伤大，易出血，因此将驱动装置设于人体体外是解决这一问题的较好方案，比如公开号为 CN110237327A的中国发明专利中就公开了一种驱动外置式的轴流心室辅助装置。
但无论体内驱动还是体外驱动方式，对于叶轮的旋转支撑部分还是存在一些不足，比如由于叶轮处于高速旋转的泵血状态，这会导致叶轮轴与相关支撑元件之间的摩擦较大，磨损较快，这不仅会影响轴承等元件的使用寿命，进而影响设备使用寿命，而且旋转支撑元件发生磨损后一方面会与叶轮轴之间产生缝隙，血液容易由该缝隙渗入血泵导管中，另一方面支撑元件发生磨损后会产生微小的碎屑杂质，这些碎屑杂质如果无法及时排出，会经过叶轮轴与支撑元件之间的缝隙进入人体内产生不良影响。
为了解决上述问题，现有技术中出现了液磁悬浮式叶轮轴支撑结构以使叶轮实现悬浮支撑，如授权公告号为CN204106667U的中国发明专利中就公开了一种液磁悬浮式轴流式血泵，其转子外设有套环外壁，套环外壁与泵管内壁之间形成迎流口和出流口，且迎流口比出流口大，血液受到挤压对螺旋槽套环外壁的四周产生液动压，进而使叶轮实现径向液力悬浮，同时泵管外线圈绕组与铁芯后面设有软磁环，该软磁环对环状磁钢有一个轴向向后吸引力，从而实现轴向磁力悬浮。但该结构为体内驱动方式，泵管整体直径较大，依然会造成血管创伤大等问题，并且该结构悬浮设计主要针对叶轮转子叶片部分，上述悬浮结构设计会进一步增加血泵直径。
又如公开号为CN111097077A的中国发明专利中公开了一种体外磁驱动液悬浮轴流式血泵，由于该结构为体外驱动，因此省去了定子绕组、铁芯等结构，但该结构还是针对叶轮转子叶片部分进行悬浮设计，其在叶轮顶檐与泵腔间形成收敛状的楔形槽，液体进入楔形槽后产生液动压实现径向悬浮效果，其内部则设有转子磁钢，上述悬浮结构还是会导致血泵管径增加，且结构较为复杂。
另外随着科技发展，现有技术中已经普遍采用CFD仿真技术辅助轴流血泵设计，一般是通过CFD仿真技术获得血液压力，其可以满足泵血状态时的动态血液压力分析要求，但现有的轴流血泵建模时存在如下一些问题：(1)一般建模时为了简化分析，通常将血液当作牛顿流体来处理，也即采用标准的k-ε模型进行引入分析，而血液实际上具有温度、粘性等特性，其通常视为非牛顿流体，并且血液经过轴流血泵的叶轮搅拌后，其温度和粘性一般会有所提高，但现有技术 CFD建模并未考虑上述因素。(2)随着轴流血泵技术发展，很多时候血泵管腔或泵腔内往往设计成变径结构，如CN105169504B的中国发明专利中公开一种磁液耦合式被动悬浮轴流血泵，其泵壳内部的腔体为变径腔体，从泵入口方向到泵出口方向先逐渐变宽，然后再逐渐变窄，另外在导管管腔内设有动密封槽等情况也会导致管腔变径，而现有技术设计时主要是利用CAF仿真模拟获得泵血管出入口或导管端口压力，然后增加一定百分比系数视为导管管腔或泵管管腔内的最大压力，然后加工试验品并配合压力传感器进行实物验证，上述设计方法由于没有考虑到管腔内变径因素对于液体压力的影响，仅是简单地根据经验增加一定百分比系数，因此模拟分析不够精确，经常会导致重复制作试验品实物进行验证直至管径尺寸、动密封槽尺寸及数量等满足设计要求，不仅设计效率较低，也增加了设计成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轴流血泵叶轮轴支撑结构及仿真方法，其利用在支撑套管内充液的方式实现叶轮轴悬浮效果，减少了叶轮轴旋转时与旋转支撑元件的摩擦，延长了设备使用寿命，同时由于是针对叶轮轴的支撑设计，不会额外增加血泵叶轮部分体积，并且在避免血液渗入同时也可以实现套管内腔的及时冲洗，另外本发明的设计方法考虑到血液非牛顿流体特性以及管腔变径设计等因素，能够更加精确地进行CFD模拟分析，从而减少了试验品验证次数，提高设计效率并降低设计成本。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种轴流血泵叶轮轴支撑结构，包括支撑套管，且所述支撑套管前端与泵血管相连、后端与导管相连，叶轮轴穿过所述支撑套管后与设于导管中的传动轴连接，所述支撑套管前端设有前限位元件、后端设有后限位元件，且所述前限位元件和后限位元件之间形成套管内腔，所述套管内腔中设有支撑所述叶轮轴的旋转支撑元件，且相邻旋转支撑元件之间设有隔套，所述前限位元件、后限位元件、旋转支撑元件与所述叶轮轴之间均为间隙配合，所述导管一侧设有进液管，且所述进液管与所述套管内腔连通，所述前限位元件包括前限位套和前堵块，且所述前堵块设于所述前限位套远离所述套管内腔一侧，所述前堵块上设有密封槽组。
所述前限位套上设有轴盘腔，所述叶轮轴上设有轴盘，且所述轴盘设于所述轴盘腔中，并且所述轴盘与所述轴盘腔的腔壁之间设有间隙。
所述导管后端设有一个驱动机构，所述驱动机构包括壳体和设于所述壳体内部的驱动装置，所述导管内部的传动轴与所述驱动装置固连，所述壳体上设有与抽吸装置连接的抽吸口，且所述抽吸口通过管路与所述导管内腔连通。
所述套管内腔中设有第一轴承和第二轴承，且所述第一轴承套装于叶轮轴前部，所述第二轴承套装于叶轮轴后部，所述第一轴承和第二轴承之间设有中间隔套。
一种轴流血泵叶轮轴支撑结构的仿真方法，所述前堵块内壁与叶轮轴之间的间隙形成堵块流道，且所述堵块流道设有压力平衡段X，包括如下步骤：
步骤一：建立如所述轴流血泵叶轮轴支撑结构的几何模型；
步骤二：隐藏前堵块的密封槽组，且堵块流道仅保留血液流入侧的一段初始模拟流道，生成初始模拟模型，其中所述初始模拟流道的终点截面A′-A′与压力平衡段的起始截面重合；
步骤三：确定血液流体数学模型并导入CFD仿真软件，其中所述模型采用非牛顿流体力学模型：
Figure BDA0003623905490000041
上式中的流变系数k和流变指数n分别为：
Figure BDA0003623905490000042
n＝n0+α1T+α2C+α3M+α12T×C+α13T×M+α23C×M；
其中，k0，α，β，n0，αi，αij为预测系数，C为血液水分含量，T为血液温度，M为机械能；
步骤四：对步骤二中的初始模拟模型进行CFD模拟仿真，获得初始模拟流道的终点截面A′-A′压力和流量；
步骤五：恢复前堵块的密封槽组和堵块流道，在压力平衡段X内确定起点截面As-As和终点截面Ao-Ao，并且在所述起始截面As-As 和终止截面Ao-Ao之间沿着前堵块轴向划分若干截面，记作Ai-Ai， i＝1、2、3…n；
步骤六：对前堵块进行模拟仿真，并且选择截面A′-A′作为模拟起点位置，并输入步骤四中获得的截面A′-A′压力和血液流量，获得各个截面Ai-Ai(i＝1、2、3…n)的压力值Pi；
步骤七：对截面Ai-Ai(i＝1、2、3…n)的压力值Pi进行校正计算，并选择计算后的压力最大值作为压力平衡段的平衡压力值，计算如下：
Figure BDA0003623905490000043
上式中，Si为第i个截面的堵块流道截面面积，Pi为步骤五中获得第i个截面的血流压力，P0为起点截面A′-A′的血流压力，S0为起点截面A′-A′的堵块流道截面面积。
本发明的优点与积极效果为：
1、本发明在导管一侧设有进液管与支撑套管内部的套管内腔连通，并且各个支撑元件均与叶轮轴为间隙配合，液体经由进液管流入充满整个套管内腔，并充满支撑元件与叶轮轴之间的间隙使叶轮轴实现径向悬浮效果，而叶轮轴上的轴盘容置于前限位套上的轴盘腔中实现轴向限位，同时充液液体充满所述轴盘腔并与叶轮轴上的轴盘作用实现叶轮的轴向悬浮效果以代替现有技术中的磁力轴向悬浮设计，从而减少了叶轮轴旋转时与旋转支撑元件的接触摩擦，延长设备使用寿命，并且发明型针对叶轮轴进行悬浮改进，而非针对叶轮转子，不会额外增加泵管管径体积。
2、本发明在泵血管和导管头端之间增设一个支撑套管，并且支撑套管内设有多个旋转支撑元件辅助支撑叶轮轴，由于支撑元件与叶轮轴之间的间隙有限，其形成的近似于充液膜效应，叶轮轴高速转动时可能会与支撑元件发生接触，但旋转支撑元件的设置能够保证叶轮轴实时转动状态，并且多个旋转支撑元件的设置保证叶轮轴支撑稳固。
3、本发明利用进液管向套管内腔中充液，并且套管内腔中的液体通过抽吸装置作用可由后限位元件与叶轮轴之间的缝隙流出实现冲洗效果。
4、本发明利用CFD仿真辅助前堵块内的密封槽组等结构设计，并且考虑到血液非牛顿流体特性以及管腔变径设计等因素，能够更加精确地进行CFD模拟分析，从而减少了实物试验品验证次数，提高设计效率并降低设计成本。
附图说明
图1为本发明的结构示意图，
图2为本发明仿真模拟分析示意图一，
图3为本发明仿真模拟分析示意图二，
图4为本发明仿真模拟分析示意图三，
图5为采用本发明的轴流血泵结构示意图
图6为图5中的驱动机构示意图，
图7为图3中I-I截面的血液压力仿真模拟图。
其中，1为支撑套管，101为套管内腔，102为中间隔套，2为前堵块，201为堵块流道，202为密封槽组，203为初始模拟流道，3 为前限位套，301为轴盘腔，4为第一轴承，5为叶轮轴，501为轴盘， 6为第二轴承，7为后限位套，8为导管，9为传动轴，10为进液管， 11为泵血管，12为叶轮，13为限位隔套，14为滚珠，15为驱动机构，151为驱动装置，152为抽吸口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
如图1～7所示，本发明包括支撑套管1，且所述支撑套管1前端与泵血管11相连、后端与导管8相连，叶轮12设于所述泵血管 11中，且所述叶轮12后侧的叶轮轴5穿过所述支撑套管1后与设于所述导管8中的传动轴9连接，所述支撑套管1前端设有前限位元件、后端设有后限位元件，且所述前限位元件和后限位元件之间形成套管内腔101，并且所述套管内腔101中设有支撑所述叶轮轴5的旋转支撑元件，相邻旋转支撑元件之间设有隔套，且所述前限位元件、后限位元件与隔套配合限定各个旋转支撑元件的轴向位移，所述前限位元件、后限位元件以及旋转支撑元件均套装于所述叶轮轴5上且与所述叶轮轴5为间隙配合，所述导管8一侧设有进液管10，且所述进液管10与所述套管内腔101连通。
如图1～2所示，所述支撑套管1前端的前限位元件包括前堵块 2和前限位套3，所述支撑套管1后端的后限位元件为后限位套7，所述前限位套3和后限位套7之间形成所述套管内腔101，所述前堵块2设于所述前限位套3远离所述套管内腔101一侧，所述前限位套 3上设有轴盘腔301，所述叶轮轴5上设有轴盘501，且所述轴盘501 设于所述轴盘腔301中，并且所述轴盘501与所述轴盘腔301的腔壁之间设有间隙，所述前堵块2上设有密封槽组202，叶轮12旋转时，所述密封槽组202内可充满液体实现动密封效果。
本发明工作时，液体经由所述进液管10进入所述套管内腔101 中并充满整个套管内腔101，由于叶轮轴5与所述前限位元件、后限位元件以及旋转支撑元件之间均为间隙配合，液体充满间隙后可使所述叶轮轴5实现径向悬浮效果，同时液体充满所述轴盘腔301中并对轴盘501产生轴向挤压的趋势，进而实现叶轮轴5的轴向悬浮效果，这样便可以减少叶轮轴5高速旋转时与旋转支撑元件的接触摩擦，延长设备使用寿命。所述充液液体为生理盐水或其他对人体无害的液体，即使有少量进入人体内也不会对人体产生危害，另外如图1所示，套管内腔101中的液体可由后限位元件与叶轮轴5之间的缝隙流出进入导管8内腔中，这样便可将套管内腔101中产生的极少量的摩擦碎屑或其他杂质冲洗排出所述支撑套管1。
如图6～7所示，所述导管8后端设有一个驱动机构15，所述驱动机构15包括壳体和设于所述壳体内部的驱动装置151，所述导管8 与所述壳体固连，所述导管8内部的传动轴9与所述驱动装置151固连，所述驱动装置151通过所述传动轴9传递转矩，进而驱动所述叶轮轴5旋转，此为本领域公知技术，所述壳体上设有一个与抽吸装置连接的抽吸口152，且所述抽吸口152通过管路与所述导管8内腔连通，套管内腔101中的液体即通过所述抽吸装置作用沿着导管8内腔流动排出，另外所述抽吸装置的抽吸力也可以保证套管内腔101中的液体流动实现冲洗目的。所述驱动装置151和抽吸装置均为本领域公知技术，所述驱动装置151可采用马达、电机等装置，所述抽吸装置可采用抽吸泵等装置。另外如图5所示，设于所述导管8一侧的进液管10后端与一个进液装置相连。本发明通过进液装置控制进液管10充液流速，虽然液体会由后限位套7与叶轮轴5之间缝隙流出冲洗，但只要保证充液流速大于出液流速，就可以保证套管内腔101 充满液体。所述进液装置可采用液泵等装置。
如图1所示，本实施例中采用轴承支撑所述叶轮轴5，在所述套管内腔101中设有第一轴承4和第二轴承6，且所述第一轴承4和第二轴承6之间设有中间隔套102，所述第一轴承4支撑叶轮轴5前部，所述第二轴承6支撑叶轮轴5后部，所述前堵块2、前限位套3、中间隔套102和后限位套7实现两个轴承的轴向限位，当两个轴承之间的套管内腔101充满液体时，液体同时充满所述前限位套3、第一轴承4、第二轴承6以及后限位套7与所述叶轮轴5之间的缝隙以及所述轴盘腔201，从而实现了叶轮轴5悬浮效果，减少了叶轮轴5高速旋转时与两个轴承的接触摩擦，延长设备使用寿命，另外本实施例还可以根据实际需要通过设计不同长度规格的第一轴承4、第二轴承6 和中间隔套102设计出不同容积的套管内腔101，进而改变套管内腔 101内充液液体压力范围，设计更为灵活。本实施例工作时，套管内腔101中的液体通过所述抽吸装置作用可由后限位套7与叶轮轴5之间的缝隙流出进入导管8内腔中并实现冲洗套管内腔101的作用。
如图2～4所示，由于本发明在前堵块2内设有密封槽组202以实现动密封效果，现有技术设计时通常是利用CFD仿真先获得图3中的E处压力，其仿真压力云图如图7所示，然后再增加一定百分比(比如增加20％)视为前堵块2腔内的最大压力，然后根据该压力值确定一组前堵块2内径、密封槽数量、密封槽内径等参数制作实物试验品进行验证，但本发明除了保证血液不会由E处泵入套管内腔101中，还需保证充液液体不能大量进入人体内，也即如图3～5所示，所述前堵块2内壁与叶轮轴5之间的间隙形成堵块流道201，其中如图4 所示，假定所述堵块流道201有一段距离形成压力平衡段X，前堵块 2及密封槽组202的最佳尺寸参数设计即使血液压力和充液液体压力在所述压力平衡段X达到平衡，这样即便由于泵血作用血液压力为动态变化，但压力平衡点始终在所述压力平衡段X内左右变化，从而确保血液不会泵入套管内腔101，同时充液液体不会流入人体。现有设计方法的缺陷在于：由于只获得图3的E处仿真压力，而前堵块2腔内压力为凭经验估计，然后据此设计前堵块尺寸参数并制作实物试验品进行验证，如果验证不合格再重新设计一组参数并重新制作新的实物试验品进行验证，造成设计效率较低，且设计成本较高。另外现有设计也没有考虑到血液的非牛顿流体特性。
为了解决上述问题，本发明设计了一种仿真方法，具体包括如下步骤：
步骤一：建立几何模型，所述几何模型包括支撑套管1、泵血管 11、叶轮轴5、前堵块2、前限位套3、后限位套7和旋转支撑元件，并且前堵块2内确定压力平衡段X位置，并在所述压力平衡段X孔壁上设置密封槽组202。所述三维模型建立为本领域公知技术。
步骤二：如图2所示，隐藏几何模型的密封槽组202，且堵块流道201仅保留血液流入侧的一段初始模拟流道203，其余部分视为实体，生成初始模拟模型，其中所述初始模拟流道203的终点截面A′ -A′与压力平衡段X的起始截面重合。
步骤三：确定血液流体数学模型并导入CFI)仿真软件。
现有的微型轴流血泵通过采用标准的k-ε模型进行引入分析，并且主要分析血泵的轴截面压力分布，如中南大学学报(自然科学版) 第49卷第8期的“基于多相流的轴流血泵流场分析及溶血指数预测”文献中就是采用标准的k-ε模型进行引入分析获得血泵轴截面压力分布，但本发明考虑到血液实际上为非牛顿流体，其具有温度、粘性等特性，如果采用现有的标准k-ε模型很容易导致分析误差。
因此本发明采用下式的非牛顿流体力学模型：
Figure BDA0003623905490000081
并参考ANOVA统计学归纳的预测方程获得上式中的流变系数k和流变指数n：
Figure BDA0003623905490000082
n＝n0+α1T+α2C+α3M+α12T×C+α13T×M+α23C×M；
其中k0，α，β，n0，αi，αij为预测系数，C为水分含量，T为温度，M 为机械能，M与叶轮转速有关，可通过控制叶轮转速控制机械能，从而将血液流动模拟与叶轮联系，k0，α，β，n0，αi，αij参数可利用轴流血泵模拟工作实验获得，该实验为本领域公知技术，C和T根据血液特点获得。
本步骤中可通过C语言编译UDF文件生成上式并引入至CFD仿真软件FLUENT的计算中，此为本领域公知技术。
步骤四：对步骤二中的初始模拟模型(图2)进行CFD模拟仿真，获得初始模拟流道203的终点截面A′-A′压力和流量。具体仿真过程如下：先导入步骤二生成的初始模拟模型划分网格生成计算流体域，然后导入步骤三C语言编写的动网格UDF文件，并确定边界条件，为了满足人体基本生理需求，血泵设计要求进出口压差为13.3kPa，流量为5L/min。入口使用速度进口边界，根据流量和截面积计算出进口速度，出口使用压力出口条件，压力为13.3kPa，泵体叶轮区域的壁面设置为旋转边界，转速与叶轮相同，其余壁面定义为无滑移固壁边界，然后进行仿真模拟获得初始模拟流道203的终点截面A′-A ′压力和血液流量，由于堵块流道201内为完全充满状态，初始模拟流道203的终点截面A′-A′压力可视为恒定。上述仿真模拟过程为本领域公知技术。
步骤五：恢复前堵块2的密封槽组202和堵块流道201，然后如图3所示，确定距离前端块2端面B-B距离为L的位置为平衡中点位置A-A，如图4所示，所述平衡中点位置A-A一侧设定起始截面As-As，另一侧设定终止截面Ao-Ao，所述起始截面As-As和终止截面Ao-Ao 均位于压力平衡段X内，也可以根据实际需要直接将截面A′-A′设为起始截面As-As，在所述起始截面As-As和终止截面Ao-Ao之间沿着前堵块2轴向划分若干截面，记作Ai-Ai，i＝1、2、3…n，n为大于1的自然数，其中根据实际需要可将终止截面Ao-Ao记作第n截面；
步骤六：对恢复了密封槽组202和堵块流道201的前堵块2进行模拟仿真，并且此时选择截面A′-A′作为模拟起点位置，输入步骤四中获得的截面A′-A′压力和血液流量，通过模拟仿真获得各个截面Ai-Ai(i＝1、2、3…n)的压力值Pi，此为本领域公知技术。
步骤七：对截面Ai-Ai(i＝1、2、3…n)的压力值Pi进行校正计算，并选择计算后的压力最大值作为压力平衡段X的平衡压力值用于辅助设计。具体计算如下：
Figure BDA0003623905490000091
上式中，Si为第i个截面的堵块流道201截面面积，Pi为步骤六中获得的第i个截面的血流压力，P0为起点截面A′-A′的血流压力，S0为起点截面A′-A′的堵块流道201截面面积，因为密封槽组 202的存在，所述堵块流道201截面有所变化，因此压力也有所变化，需进行压力校正。
设计时本发明根据实际要求确定充液液体压力，并将其与步骤七中获得平衡压力值比较，如果差距较大，本发明方法可以通过改变步骤一几何模型中的前堵块2管径内径、密封槽组202数量等参数获得新的压力平衡值并与设计充液液体压力再次比较，直至满足设计要求后再根据模拟获得的前堵块2内径、密封槽组202数量等尺寸参数加工实物试验品进行实际验证，另外本发明方法考虑到血液的非牛顿流体特性，从而使模拟仿真能够更加接近实际，从而可以大大减少实物验证次数(也即减少制作实物试验品次数)，提高设计效率，降低设计成本，另外本发明方法也可以辅助实际产品运行时的压力控制。

Claims (5)

1.一种轴流血泵叶轮轴支撑结构，其特征在于：包括支撑套管(1)，且所述支撑套管(1)前端与泵血管(11)相连、后端与导管(8)相连，叶轮轴(5)穿过所述支撑套管(1)后与设于导管(8)中的传动轴(9)连接，所述支撑套管(1)前端设有前限位元件、后端设有后限位元件，且所述前限位元件和后限位元件之间形成套管内腔(101)，所述套管内腔(101)中设有支撑所述叶轮轴(5)的旋转支撑元件，且相邻旋转支撑元件之间设有隔套，所述前限位元件、后限位元件、旋转支撑元件与所述叶轮轴(5)之间均为间隙配合，所述导管(8)一侧设有进液管(10)，且所述进液管(10)与所述套管内腔(101)连通，所述前限位元件包括前限位套(3)和前堵块(2)，且所述前堵块(2)设于所述前限位套(3)远离所述套管内腔(101)一侧，所述前堵块(2)上设有密封槽组(202)。
2.根据权利要求1所述的轴流血泵叶轮轴支撑结构，其特征在于：所述前限位套(3)上设有轴盘腔(301)，所述叶轮轴(5)上设有轴盘(501)，且所述轴盘(501)设于所述轴盘腔(301)中，并且所述轴盘(501)与所述轴盘腔(301)的腔壁之间设有间隙。
3.根据权利要求1所述的轴流血泵叶轮轴支撑结构，其特征在于：所述导管(8)后端设有一个驱动机构(15)，所述驱动机构(15)包括壳体和设于所述壳体内部的驱动装置(151)，所述导管(8)内部的传动轴(9)与所述驱动装置(151)固连，所述壳体上设有与抽吸装置连接的抽吸口(152)，且所述抽吸口(152)通过管路与所述导管(8)内腔连通。
4.根据权利要求1所述的轴流血泵叶轮轴支撑结构，其特征在于：所述套管内腔(101)中的旋转支撑元件包括第一轴承(4)和第二轴承(6)，且所述第一轴承(4)套装于叶轮轴(5)前部，所述第二轴承(6)套装于叶轮轴(5)后部，所述第一轴承(4)和第二轴承(6)之间设有中间隔套(102)。
5.一种轴流血泵叶轮轴支撑结构的仿真方法，其特征在于：所述前堵块(2)内壁与叶轮轴(5)之间的间隙形成堵块流道(201)，且所述堵块流道(201)设定压力平衡段X，包括如下步骤：
步骤一：建立如权利要求1所述的轴流血泵叶轮轴支撑结构的几何模型；
步骤二：隐藏前堵块(2)的密封槽组(202)，且堵块流道(201)仅保留血液流入侧的一段初始模拟流道(203)，其余部分视为实体，生成初始模拟模型，其中所述初始模拟流道(203)的终点截面A′-A′与压力平衡段(X)的起始截面重合；
步骤三：确定血液流体数学模型并导入CFD仿真软件，其中所述模型采用非牛顿流体力学模型：
Figure FDA0003623905480000021
上式中的流变系数k和流变指数n分别为：
Figure FDA0003623905480000022
n＝n0+α1T+α2C+α3M+α12T×C+α13T×M+α23C×M；
其中，k0，α，β，n0，αi，αij为预测系数，C为血液水分含量，T为血液温度，M为机械能；
步骤四：对步骤二中的初始模拟模型进行CFD模拟仿真，获得初始模拟流道(203)的终点截面A′-A′压力和流量；
步骤五：恢复前堵块(2)的密封槽组(202)和堵块流道(201)，在压力平衡段(X)内确定起点截面As-As和终点截面Ao-Ao，并且在所述起始截面As-As和终止截面Ao-Ao之间沿着前堵块(2)轴向划分若干截面，记作Ai-Ai，i＝1、2、3…n；
步骤六：对恢复密封槽组(202)和堵块流道(201)的前堵块(2)进行模拟仿真，并且选择截面A′-A′作为模拟起点位置，输入步骤四中获得的截面A′-A′压力和血液流量，获得各个截面Ai-Ai(i＝1、2、3…n)的压力值Pi；
步骤七：对截面Ai-Ai(i＝1、2、3…n)的压力值Pi进行校正计算，并选择计算后的压力最大值作为压力平衡段(X)的平衡压力值，计算如下：
Figure FDA0003623905480000023
上式中，Si为第i个截面的堵块流道(201)截面面积，Pi为第i个截面的血流压力，P0为起点截面A′-A′的血流压力，S0为起点截面A′-A′的堵块流道(201)截面面积。
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