目前,國(guó)內(nèi)關(guān)于醫(yī)用水刀技術(shù)方面的研究逐漸增多,但針對(duì)醫(yī)用水刀噴嘴進(jìn)行研究的占少數(shù)。在此背景下,探究了醫(yī)用水刀噴嘴不同結(jié)構(gòu)對(duì)水射流能量損耗方面的影響,并使用Fluent仿真軟件對(duì)不同錐角、不同壓力下的錐直型水刀噴嘴噴射出的生理鹽水進(jìn)行流場(chǎng)分析。結(jié)果表明:錐直型結(jié)構(gòu)噴嘴更適合應(yīng)用于醫(yī)用水刀,當(dāng)錐直型噴嘴的錐角為30°時(shí),噴嘴射流動(dòng)壓最為穩(wěn)定,能量損失少;高速流區(qū)域隨水刀入口壓力的增大而增大,因此在手術(shù)允許范圍內(nèi)選取較高的入口壓力可以提高水刀性能,更好地完成手術(shù)任務(wù)。

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【部分圖文】：

圖1 兩種噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖

醫(yī)用射流噴嘴的設(shè)計(jì)中,醫(yī)用水刀的噴嘴設(shè)計(jì)尤其重要,本研究設(shè)計(jì)的醫(yī)用水刀主要實(shí)現(xiàn)在腔鏡手中水射流對(duì)組織的切割分離功能,需水射流能量較為集中,沖擊作用明顯。從噴射的水束狀態(tài)上,不同類(lèi)型的噴嘴會(huì)得到不同的水束狀態(tài),進(jìn)而產(chǎn)生不同的射流效果。根據(jù)水射流實(shí)際切割能力,結(jié)合工業(yè)水刀有關(guān)資料[6....

圖2 平頂型噴嘴與錐直型噴嘴動(dòng)壓等值線圖

對(duì)流體域內(nèi)采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分,湍流模型采用系統(tǒng)設(shè)置的k-ε模型;入口設(shè)置為壓力入口,壓力分別設(shè)置為幾組典型壓力,出口壓力設(shè)置為大氣壓;求解器采用非耦合隱式求解,其他均保持默認(rèn)設(shè)置。圖2為兩種類(lèi)型噴嘴在入口壓力為5MPa時(shí)動(dòng)壓等值線云圖。從圖2中可以看出,由于噴嘴結(jié)構(gòu)不同,流體內(nèi)....

圖3 平頂型噴嘴與錐直型噴嘴動(dòng)壓對(duì)比圖

圖2平頂型噴嘴與錐直型噴嘴動(dòng)壓等值線圖對(duì)于不同的入口壓力,平頂型噴嘴與錐直型噴嘴最大誤差為13.25%和7.2%,而且錐直型噴嘴可以較好的跟隨入口壓力值變化,綜上所述,具有收縮段和圓柱段的錐直型噴嘴更適合做醫(yī)用射流的射流噴嘴。

圖4 不同錐角下速度等值線圖

圖5是不同錐角下射流軸線上動(dòng)壓變化曲線圖,研究發(fā)現(xiàn),動(dòng)壓在射流軸線上有一個(gè)衰減過(guò)程,并且隨著過(guò)渡錐角的增大,動(dòng)壓逐漸減小,但在15°到30°變化時(shí),動(dòng)壓相差下降幅度較小。圖5不同錐角下射流軸線上動(dòng)壓變化曲線圖

本文編號(hào)：4049162