Análise comparativa de modelos substitutos aplicados a mancais hidrodinâmicos para identificação de defeitos em sistemas rotativos [recurso eletrônico]
Iago Oliveira de Almeida
DISSERTAÇÃO
Português
T/UNICAMP AL64a
[Comparative analysis of surrogate models applied to journal bearings for identification of defects in rotating systems]
Campinas, SP : [s.n.], 2022.
1 recurso online (122 p.) : il., digital, arquivo PDF.
Orientador: Gregory Bregion Daniel
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica
Resumo: O funcionamento saudável de máquinas rotativas está associado ao desempenho adequado dos mancais, devido à influência significativa deste componente no comportamento do rotor. A análise do comportamento do filme lubrificante é realizada convencionalmente resolvendo a equação de Reynolds pelo...
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Resumo: O funcionamento saudável de máquinas rotativas está associado ao desempenho adequado dos mancais, devido à influência significativa deste componente no comportamento do rotor. A análise do comportamento do filme lubrificante é realizada convencionalmente resolvendo a equação de Reynolds pelo método dos volumes finitos, no qual as forças hidrodinâmicas são calculadas integrando o campo de pressão no domínio do mancal. Entretanto, este tipo de solução possui um alto custo computacional, visto que se trata de um método de solução numérica. Neste contexto, este trabalho avalia a aplicação de modelos substitutos para calcular as forças hidrodinâmicas em mancais cilíndricos, comparando seus desempenhos em um problema de classificação de defeitos de desbalanceamento em rotores suportados por esses mancais. Para tanto, diferentes modelos substitutos foram investigados neste trabalho, tais como interpolação linear, interpolação cúbica, interpolação spline e rede neural artificial. As forças hidrodinâmicas resultantes dos modelos substitutos foram comparadas com os resultados obtidos através da solução numérica da equação de Reynolds pelo método dos volumes finitos. Em seguida, os modelos substitutos foram aplicados para sinterizar artificialmente bancos de dados contendo sinais de vibração com defeitos de desbalanceamento do rotor. Estes bancos são usados no treinamento das redes neurais convolucionais para a classificação de dados em três classes diferentes de desbalanceamento. Por fim, os resultados de classificação via redes neurais convolucionais são obtidos aplicando um banco de teste com diferentes níveis de ruído gaussiano branco. Estes resultados são analisados e comparados para diferentes conjuntos de dados. Com base nas análises realizadas neste trabalho pode-se concluir que os modelos substitutos apresentam resultados promissores com relação a precisão e redução do custo computacional, sendo assim uma ferramenta viável para substituir os modelos numéricos usados na solução de mancais hidrodinâmicos cilíndricos
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Abstract: The healthy functioning of rotating machines is associated with the adequate performance of the bearings, due to the significative influence of this component on the rotor’s behavior. The analysis of the behavior of the lubricating film is performed conventionally solving the Reynolds...
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Abstract: The healthy functioning of rotating machines is associated with the adequate performance of the bearings, due to the significative influence of this component on the rotor’s behavior. The analysis of the behavior of the lubricating film is performed conventionally solving the Reynolds equation by the finite volume method, in which the hydrodynamic forces are calculated integrating the pressure field in the bearing domain. However, this type of solution has a high computational cost, given that it is a numerical solution method. In this context, this work evaluates the application of surrogate models to calculate the hydrodynamic forces in cylindrical bearings, comparing their performance in a problem of classification of unbalance defects in rotors supported by these bearings. For that, different surrogate models were investigated in this work, such as linear interpolation, cubic interpolation, spline interpolation and artificial neural network. The hydrodynamic forces resulting from the surrogate models were compared with the results obtained through the numerical solution of the Reynolds equation using the finite volume method. Then the surrogate models were applied to artificially sinter databases containing vibration signals with rotor unbalance defects. These databases are used to train convolutional neural networks to classify data into three different classes of unbalance. Finally, classification results via convolutional neural networks are obtained by applying a test database with different levels of white gaussian noise. These results are analyzed and compared for different data sets. Based on the analyzes carried out in this work, it can be concluded that the substitute models present promising results in terms of accuracy and computational cost reduction, thus being a viable tool to replace the numerical models used in for the solution in journal bearings
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Análise comparativa de modelos substitutos aplicados a mancais hidrodinâmicos para identificação de defeitos em sistemas rotativos [recurso eletrônico]
Iago Oliveira de Almeida
Análise comparativa de modelos substitutos aplicados a mancais hidrodinâmicos para identificação de defeitos em sistemas rotativos [recurso eletrônico]
Iago Oliveira de Almeida