5.3.3　边界条件、材料属性和求解设置

本节中的边界条件均为定常边界条件。轴流血泵入口以及左、右上腔静脉均设为流量入口边界条件，流量大小根据心输出量（CO）计算得到。轴流血泵入口流量和上腔静脉总流量分别为CO的60%和40%，LSVC与RSVC的流量分别为上腔静脉总流量的40%和60%［6］。考虑到不同病患的心输出量存在较大差异，本研究选取五个不同的CO流量进行后续分析，即2 L/min、2.5 L/min、3 L/min、3.5 L/min、4 L/min。为了捕捉LPA和RPA处的反流，LPA和RPA设置为开放边界条件。考虑到不同转速下轴流血泵的输出特性不同，LPA和RPA处的静压值与血泵转速一一对应，分别为8 mmHg对应于2 000 r/min、16 mmHg对应于3 000 r/min、24 mmHg对应于4 000 r/min、32 mmHg对应于5 000 r/min、40 mmHg对应于6 000 r/min。TCPC的血管壁面、轴流血泵的壳体壁面、叶片表面均设置为刚性壁，光滑，无滑移。根据叶片的螺旋方向，轴流血泵的叶轮流域被设置为逆时针旋转区域，其他流域为静止区域。转动区域和静止区域通过通用网格界面（general grid interface，GGI）进行耦合［11］。

模拟的流体介质为血液。血泵中是高剪切环境，因此使用不可压缩牛顿流体表征血液。血液的密度、动力学黏度和比热容分别取为1 050 kg/m3、0.003 5 Pa·s与3.594 kJ/（kg·K-1）［12］。(https://www.daowen.com)

本节中包括稳态模拟和瞬态模拟，计算血栓形成风险时采用瞬态模拟，除此之外均采用稳态模拟。瞬态模拟时，时间步长取为0.000 33 s，计算150步，每10步保存一次，对最后10个保存步结果进行结果分析。两种算例选用Ansys CFX中的RANS求解器和标准k-∈湍流模型进行求解，此求解器设置在VAD的研究中运用广泛［8，13-15］，收敛判据设为速度和压力的计算残差小于1×10-4。