Desenvolvimento de um modelo termohidrodinâmico para análise em mancais segmentados

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Daniel, Gregory Bregion, 1984-
Data de Publicação: 2012
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1618306
Resumo: Orientador: Katia Lucchesi Cavalca
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spelling Desenvolvimento de um modelo termohidrodinâmico para análise em mancais segmentadosDevelopment of a thermohydrodynamic model for analysis in tilting pad journal bearingsMancaisRotores - DinâmicaTurbinas hidraulicas - DinâmicaBearingRotors - DynamicHydraulic turbines - DynamicOrientador: Katia Lucchesi CavalcaTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecânicaResumo: Este trabalho tem por objetivo analisar o comportamento termohidrodinâmico de mancais hidrodinâmicos segmentados e avaliar a influência da temperatura nas características dinâmicas (coeficiente equivalente de rigidez e de amortecimento) desses mancais. Por esse motivo, foi desenvolvido um modelo termohidrodinâmico para análise em mancais segmentados, permitindo assim determinar a distribuição de pressão no filme lubrificante juntamente com a distribuição de temperatura. O método de volumes finitos é utilizado na discretização do modelo termohidrodinâmico desenvolvido para resolução da equação de Reynolds e da equação de energia. A partir da distribuição de pressão e de temperatura no filme lubrificante do mancal pode-se calcular as forças hidrodinâmicas atuantes no mancal, a posição de equilíbrio do eixo no mancal e, consequentemente, os coeficientes equivalentes de rigidez e de amortecimento. Os resultados obtidos através do modelo termohidrodinâmico (THD) foram então comparados com os resultados obtidos através do modelo hidrodinâmico clássico (HD), em que o filme lubrificante é considerando isoviscoso, possibilitando analisar a influência da variação da temperatura do filme lubrificante na determinação dos coeficientes equivalentes de rigidez e de amortecimento do mancal. A validação experimental do modelo termohidrodinâmico desenvolvido é realizada a partir de dados de temperatura obtidos em um mancal hidrodinâmico segmentado operando em uma turbina a vapor. Os resultados apresentados neste trabalho mostram as distribuições de pressão, as distribuições de temperatura, a posição de equilíbrio do eixo e dos segmentos do mancal, as forças hidrodinâmicas no mancal, os coeficientes equivalentes de rigidez e de amortecimento na forma completa e na forma reduzida (síncrono e não síncrono), o que permite realizar uma análise das condições de lubrificação e do comportamento dinâmico de mancais hidrodinâmicos segmentadosAbstract: This work aims to analyze the thermohydrodynamic behavior of tilting pad journal bearings and evaluate the temperature influence on the dynamics characteristics (equivalent stiffness and damping coefficients) of these bearings. For this reason, a thermohydrodynamic model was developed to analyze tilting pad journal bearings, leading to the evaluation of the pressure distribution in the oil film jointly with the temperature distribution. The Finite Volume Method is applied in this thermohydrodynamic model to solve the Reynolds' Equation and the Energy Equation. From the distributions of pressure and temperature in the oil film, it is possible to determine the hydrodynamic forces on the bearing, the equilibrium position of the shaft in the bearing and, consequently, the equivalent stiffness and damping coefficients. The results obtained through the thermohydrodynamic model (THD) were compared with the results obtained through the hydrodynamic model (HD), in which the oil film is considered isoviscous, what enables the analysis of the influence of the temperature variation of the oil film in the determination of the equivalent stiffness and damping coefficients of the bearing. The experimental validation of the developed thermohydrodynamic model was accomplished using the temperature measurements obtained in a tilting pad journal bearing operating in a steam turbine. The results presented in this work show the pressure distribution, the temperature distribution, the equilibrium position of the shaft and the pads in the bearing, the hydrodynamic forces in the bearing and the equivalent stiffness and damping coefficients in the full and reduced form (synchronous and non-synchronous), bringing to the analysis of the lubrication condition and the dynamic behavior of tilting pad journal bearingDoutoradoMecânica dos Sólidos e Projeto MecânicoDoutor em Engenharia Mecânica[s.n.]Dedini, Katia Lucchesi Cavalca, 1963-Barbosa, João RobertoPavanello, RenatoPederiva, RobsonMansur, Sergio SaidUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASDaniel, Gregory Bregion, 1984-2012info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf218 p. : il.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1618306DANIEL, Gregory Bregion. Desenvolvimento de um modelo termohidrodinâmico para análise em mancais segmentados. 2012. 218 p. Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1618306. 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