Identification of annular gas seal coefficients, rotorstator contact, and nonlinear analysis of a rotordynamic system

• Autor(a) principal: Maldonado, David Julián González
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRJ
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11422/13771
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA; Rotordinâmica; Vedantes anulares de gás; Fricção da vedação do rotor; Formas normais

Nesta tese são realizadas investigações teóricas e experimentais de uma bancada usada para a identificação de coeficientes de gás anulares. O trabalho é dividido em três partes: (i) a identificação dos coeficientes de um selo anular; (ii) a simulação do movimento de um modelo de contato rotor-estator; (iii) a análise de um sistema rotodinâmico com mancais e eixo anisotrópicos, e um selo com rigidez e amortecimento cúbicos. Na primeira parte, os coeficientes são calculados excitando o rotor com atuadores magnéticos e medindo o deslocamento rotor-estator com sensores de proximidade. A Rigidez Dinâmica Complexa (RDC) é obtida como a função de transferência entre a forca magnética e o deslocamento do rotor. Os coeficientes são diretamente obtidos da parte real e imaginária da RDC. Para o contato rotor-estator, modelos simplificados para o rotor e estator são usados. O contato é modelado como forças normais e tangenciais com atrito de Coulomb. Três simulações foram realizadas e diferentes formas de movimento foram observadas: direta, retrógrada, subsíncrona, supersíncrona e caótica. Os tipos de vibração são analisados usando gráficos de órbitas, mapas de Poincaré, espectros de potência e espectrogramas. A última parte da tese considera um rotor anisotrópico com mancais anisotrópicos e um selo anular com amortecimento e rigidez cúbica. Primeiro, o sistema é analisado mediante a teoria de Floquet e mostra o comportamento da combinação de ressonâncias com grau de anisotropia dos mancais e eixo. Depois, os pontos fixos do sistema são calculados usando um método semi-analítico conhecido como método das formas normais. Os resultados são comparados com uma integração numérica simples das equações.