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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Efeito da cavitação em mancais hidrodinâmicos no comportamento dinâmico de rotores
Title Alternative: Bearing's cavitation effects on the rotor dynamic behavior
Author: Ramos, Douglas Jhon, 1994-
Advisor: Daniel, Gregory Bregion, 1984-
Abstract: Resumo: Este trabalho tem como objetivo avaliar a influência dos efeitos da conservação de massa no modelo de cavitação do mancal hidrodinâmico sobre a resposta dinâmica do sistema rotativo no qual está inserido. Para isso, simulações computacionais foram realizadas, de forma a avaliar o comportamento do mancal sujeito a carregamento estático e carregamento dinâmico, e com isso, determinar em quais condições de operação do sistema rotativo a conservação de massa no modelo se tornam relevantes para a análise. O modelo do sistema rotativo é construído por meio do Método dos Elementos Finitos (MEF), onde o rotor é suportado por mancais hidrodinâmicos, modelados pela equação de Reynolds, cuja solução foi obtida através do Método dos Volumes Finitos (MVF). Duas abordagens diferentes são utilizadas para modelar o mancal, sendo a condição de Gumbel utilizada para as análises sem conservação de massa e o algoritmo de cavitação da Elrod para as análises com conservação de massa. A primeira parte da análise desenvolvida nesse trabalho se refere à condição de carregamento estático, na qual foram comparados diferentes modelos de cavitação (modelo de Gümbel (1914), Nowald et al. (2016), Ausas et al. (2007) e Elrod (1981)), além da comparação entre o lócus do modelo de Gümbel (1914) e Vijayaraghavan e Keith Jr. (1989). A segunda parte da análise se refere à condição de carregamento dinâmico, na qual através da análise não-linear, o mancal é inserido no sistema rotativo operando sob diferentes razões de excentricidade, níveis de desbalanceamento, níveis de assimetria do rotor, velocidade de rotação além da condição de run-up. Através das simulações sob condição de carregamento estático, observou-se que não existem diferenças significativas entre o modelo de Gümbel (1914) e Vijayaraghavan e Keith Jr. (1989). Já para a condição de carregamento dinâmico, observou-se que a inclusão da conservação de massa do modelo não leva a mudanças significativas na resposta dinâmica do rotor em condições normais de operação. Entretanto, condições próximas ao limiar de instabilidade mostram diferença significativa na resposta dinâmica, uma vez que o modelo sem conservação de massa (Gümbel, 1914) atinge esse limite antes do modelo com conservação de massa (Vijayaraghavan e Keith Jr., 1989)

Abstract: This work aims to evaluate the influence of mass conservation effects of the hydrodynamic bearing on the dynamic response of the rotating system in which it is inserted. Thus, computational simulations were performed in order to evaluate the behavior of the bearing under static load and dynamic load conditions, to determine in which operational conditions of the rotating system the model with mass conservation become relevant for the analysis. The rotating system's model is constructed using the Finite Element Method (FEM), and the rotor is supported by hydrodynamic bearings, modeled by the Reynolds equation, whose solution was obtained through the Finite Volume Method (FVM). Two different approaches are used to model the bearing, the Gumbel condition being used for the analysis without cavitation and the Cavitation algorithm of Elrod for the analysis with cavitation. The first part of the analysis developed in this work refers to the static load condition, in which different cavitation models were compared (model of Gümbel (1914), Nowald et al. (2016), Ausas et al. (2007) and Elrod (1981)), in addition to the comparison between the locus of the model of Gümbel (1914) and Vijayaraghavan and Keith Jr. (1989). The second part of the analysis refers to the dynamic load condition, in which through nonlinear analysis, the bearing is inserted into the rotating system operating under different eccentricity ratios, unbalance levels, rotor asymmetry levels, rotational speed and the run-up condition. Through the simulations under the static load condition, it was observed that there are no significant differences between the model of Gümbel (1914) and Vijayaraghavan and Keith Jr. (1989). For the dynamic load condition, it was observed that the inclusion of mass conservation does not lead to significant changes in the dynamic response of the rotor under normal operating conditions. However, conditions near to the instability threshold show a significant difference in the dynamic response, since the model without mass conservation (Gümbel, 1914) reaches this limit before the model with mass conservation (Vijayaraghavan and Keith Jr., 1989)
Subject: Cavitação
Rotores - Dinâmica
Mancais
Language: Português
Editor: [s.n.]
Citation: RAMOS, Douglas Jhon. Efeito da cavitação em mancais hidrodinâmicos no comportamento dinâmico de rotores. 2019. 1 recurso online (106 p.). Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP.
Date Issue: 2019
Appears in Collections:FEM - Tese e Dissertação

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