人工心脏作为一种治疗终末期心力衰竭的有效手段,是活体心脏移植的替代方案,可有效缓解自然心脏供体严重不足的现状。作为人工心脏的核心部件血泵,则要求其具有较好的水力性能、溶血性能、水动力性能。对于植入式血泵还需要具有结构体积小、重量轻、旋转部件少的特点。本课题针对植入式人工心脏,对其血泵样机进行结构设计,并应用理论计算、数值模拟、性能试验等途径对其水力性能、水动力性能、溶血性能进行分析,评价血泵整体设计指标。论文主要开展了以下四个方面的研究：1)血泵样机设计。对血泵样机进行结构设计,确定其内部结构布局、总体形状尺寸。根据血泵流量、扬程等水力特性要求,应用离心泵一元设计理论,对叶轮、压水室等过流部件主要参数进行计算,得到水力模型。在此基础上完成对血泵上下盖板、支承结构、转轴等结构部件的设计,并对各部件进行加工制作,完成其总体装配。2)血泵内部流动特性分析及外特性试验验证。运用计算流体力学基本原理,对血泵循环系统实现全流场数值模拟,得到血泵内各节点流动参数；改变节流阀开口实现管路系统阻尼调节,得到血泵不同工况下流动性能。搭建血泵循环测试试验台,对加工设计的血泵样机进行外特性试验,得到其特性曲线,验证水力性能是否满足设计要求及数值模拟结果的精确性。3)血泵血液相容性分析及体外溶血试验验证。针对传统血液损伤模型存在的局限性,提出一种新的溶血估算模型,并将新模型用于血泵样机的溶血计算,得到不同红细胞颗粒流经血泵过程中的溶血估算值及血泵整体溶血指标。搭建体外溶血测试试验台,对血泵样机进行溶血试验,并将试验结果与新模型计算结果相对比,验证新溶血模型的准确性。4)血泵叶轮结构动力学性能分析。血泵内部流场的复杂性及瞬变性使得叶轮表面所受到的作用力为交变应力。对叶轮进行结构分析时,应考虑流体场、固体场之间的相互耦合作用,得到叶轮在交变应力作用下的动力学特性。应用流固耦合瞬态联合仿真,计算在流体力作用下高速旋转叶轮内部应力、应变分布以及叶轮变形对流场分布的反作用,验证叶轮结构特性是否满足结构动力学要求。