Modélisation de la rupture et de la reformation du film en lubrification hydrodynamique stationnaire et instationnaire PDF Download
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Author: Bruno Vincent Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 162
Book Description
DE NOMBREUSES ETUDES ONT ETE REALISEES AFIN DE DETERMINER LES PARAMETRES LES PLUS IMPORTANTS DONT DEPENDENT LES PERFORMANCES D'UN PALIER. UN PARAMETRE IMPORTANT EST LA LOCALISATION DE LA REFORMATION DU FILM DANS LES PALIERS HYDRODYNAMIQUES. EN EFFET, LE FILM LUBRIFIANT EST ENTRAINE PAR LE MOUVEMENT DES SURFACES DANS UN ESPACE CONVERGENT PUIS DIVERGENT. CE PHENOMENE FAIT APPARAITRE DEUX ZONES DISTINCTES DANS LE PALIER, L'UNE DE FILM COMPLET ET L'AUTRE DE FILM INCOMPLET OU REGION INACTIVE. LA DETERMINATION DE LA ZONE DE SEPARATION OU DE CAVITATION QUI REPOSE SUR LA NOTION DE CONSERVATION DE DEBIT, REPREND UN MODELE SUGGERE PAR JACKOBSON ET FLOBERG. AUSSI, ELROD A DEVELOPPE UNE PROCEDURE PERMETTANT D'APPLIQUER L'EQUATION DE REYNOLDS SUR TOUT LE DOMAINE. POUR CELA IL S'INTERESSE A LA DENSITE DU FLUIDE DANS LE DOMAINE PLUTOT QU'A LA PRESSION P. A PARTIR DE LA THEORIE ET DE L'ALGORITHME PROPOSE PAR ELROD ET UTILISABLE POUR DES CHARGES STATIQUES, NOUS AVONS REALISE DES CALCULS POUR DES CAS SIMPLES TELS QU'UN BLOCHET OU UN PALIER LISSE. CETTE THEORIE A DONNE LIEU A L'ECRITURE D'UN PROGRAMME DE CALCUL QUI PERMET DE CONNAITRE LA PROPORTION LOCALE DU FLUIDE ET DE VISUALISER LES DIFFERENTES ZONES DE PRESSION DANS LE PALIER AINSI QUE LES DIFFERENTES CARACTERISTIQUES DU PALIER. ENFIN UN ALGORITHME NUMERIQUE DE RESOLUTION POUR LE CAS DE PALIER SOUS CHARGE DYNAMIQUE A ETE ELABORE. LES DIFFERENTES CARACTERISTIQUES DE FONCTIONNEMENT DU PALIER DE TETE DE BIELLE DU MOTEUR DIESEL RUSTON HORNSBY VEB MK III CALCULEES AVEC NOTRE ALGORITHME QUI INCORPORE LE MODELE D'ELROD SONT COMPAREES AVEC CELLES OBTENUES DANS LE CAS DE LA METHODE CLASSIQUE. L'EQUATION DE REYNOLDS MODIFIEE EST RESOLUE A L'AIDE DE LA METHODE DE MOBILITE DE BOOKER ASSOCIEE A UNE METHODE ITERATIVE. NOUS AVONS MONTRE QUE L'INCORPORATION D'UN BILAN THERMIQUE EFFECTUE A CHAQUE PAS DE TEMPS DU CYCLE DE CHARGE ENTRAINE UNE VARIATION IMPORTANTE DES CARACTERISTIQUES DU PALIER ; ALORS QUE LA PRISE EN COMPTE DE LA ZONE INACTIVE SE TRADUIT PAR UNE LEGERE VARIATION DE CES CARACTERISTIQUES
Author: Bruno Vincent Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 162
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DE NOMBREUSES ETUDES ONT ETE REALISEES AFIN DE DETERMINER LES PARAMETRES LES PLUS IMPORTANTS DONT DEPENDENT LES PERFORMANCES D'UN PALIER. UN PARAMETRE IMPORTANT EST LA LOCALISATION DE LA REFORMATION DU FILM DANS LES PALIERS HYDRODYNAMIQUES. EN EFFET, LE FILM LUBRIFIANT EST ENTRAINE PAR LE MOUVEMENT DES SURFACES DANS UN ESPACE CONVERGENT PUIS DIVERGENT. CE PHENOMENE FAIT APPARAITRE DEUX ZONES DISTINCTES DANS LE PALIER, L'UNE DE FILM COMPLET ET L'AUTRE DE FILM INCOMPLET OU REGION INACTIVE. LA DETERMINATION DE LA ZONE DE SEPARATION OU DE CAVITATION QUI REPOSE SUR LA NOTION DE CONSERVATION DE DEBIT, REPREND UN MODELE SUGGERE PAR JACKOBSON ET FLOBERG. AUSSI, ELROD A DEVELOPPE UNE PROCEDURE PERMETTANT D'APPLIQUER L'EQUATION DE REYNOLDS SUR TOUT LE DOMAINE. POUR CELA IL S'INTERESSE A LA DENSITE DU FLUIDE DANS LE DOMAINE PLUTOT QU'A LA PRESSION P. A PARTIR DE LA THEORIE ET DE L'ALGORITHME PROPOSE PAR ELROD ET UTILISABLE POUR DES CHARGES STATIQUES, NOUS AVONS REALISE DES CALCULS POUR DES CAS SIMPLES TELS QU'UN BLOCHET OU UN PALIER LISSE. CETTE THEORIE A DONNE LIEU A L'ECRITURE D'UN PROGRAMME DE CALCUL QUI PERMET DE CONNAITRE LA PROPORTION LOCALE DU FLUIDE ET DE VISUALISER LES DIFFERENTES ZONES DE PRESSION DANS LE PALIER AINSI QUE LES DIFFERENTES CARACTERISTIQUES DU PALIER. ENFIN UN ALGORITHME NUMERIQUE DE RESOLUTION POUR LE CAS DE PALIER SOUS CHARGE DYNAMIQUE A ETE ELABORE. LES DIFFERENTES CARACTERISTIQUES DE FONCTIONNEMENT DU PALIER DE TETE DE BIELLE DU MOTEUR DIESEL RUSTON HORNSBY VEB MK III CALCULEES AVEC NOTRE ALGORITHME QUI INCORPORE LE MODELE D'ELROD SONT COMPAREES AVEC CELLES OBTENUES DANS LE CAS DE LA METHODE CLASSIQUE. L'EQUATION DE REYNOLDS MODIFIEE EST RESOLUE A L'AIDE DE LA METHODE DE MOBILITE DE BOOKER ASSOCIEE A UNE METHODE ITERATIVE. NOUS AVONS MONTRE QUE L'INCORPORATION D'UN BILAN THERMIQUE EFFECTUE A CHAQUE PAS DE TEMPS DU CYCLE DE CHARGE ENTRAINE UNE VARIATION IMPORTANTE DES CARACTERISTIQUES DU PALIER ; ALORS QUE LA PRISE EN COMPTE DE LA ZONE INACTIVE SE TRADUIT PAR UNE LEGERE VARIATION DE CES CARACTERISTIQUES
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LA LUBRIFICATION JOUE UN ROLE PREPONDERANT DANS LE BON FONCTIONNEMENT DE NOMBREUX MECANISMES. AFIN DE S'ASSURER DE L'EXISTENCE D'UN FILM D'HUILE ENTRE LES SURFACES EN MOUVEMENT RELATIF D'UN CONTACT LUBRIFIE, IL CONVIENT DE DEFINIR PRECISEMENT LES DEFORMATIONS DES STRUCTURES INTERVENANT DE PART ET D'AUTRE DU FILM LUBRIFIANT. EN EFFET, LORSQU'IL S'AGIT DE STRUCTURES TRES COMPLIANTES, TELLES QUE LES BIELLES DE MOTEURS THERMIQUES, LES DEFORMATIONS ELASTIQUES PEUVENT ETRE DU MEME ORDRE DE GRANDEUR QUE L'EPAISSEUR DU FILM D'HUILE ELLE-MEME. AFIN D'OBTENIR UNE MODELISATION PRECISE DES CONDITIONS REELLES DE FONCTIONNEMENT D'UN CONTACT LUBRIFIE, NOUS AVONS ETABLI UN PROGRAMME DE CALCUL BASE SUR UNE DESCRIPTION BIDIMENSIONNELLE DE L'ECOULEMENT DU FILM D'HUILE ET TRIDIMENSIONNELLE DES DEFORMATIONS DES SOLIDES. L'EQUATION DE REYNOLDS ECRITE EN REGIME TRANSITOIRE POUR LE FILM D'HUILE ET LES EQUATIONS DE L'ELASTICITE POUR LES DEFORMATIONS DES SOLIDES, SONT RESOLUES PAR LA METHODE NUMERIQUE DES ELEMENTS FINIS. LA FORTE NON-LINEARITE DU PROBLEME, CREE PAR LA PRESSION HYDRODYNAMIQUE QUI APPARAIT ALORS EXPLICITEMENT DANS L'EQUATION DEFINISSANT L'EPAISSEUR DU FILM ET PAR LES PHENOMENES DE RUPTURE ET DE REFORMATION DU FILM D'HUILE, EST RESOLUE PAR LA METHODE DE NEWTON-RAPHSON. ENFIN, UN ALGORITHME DECRIVANT CORRECTEMENT LA CONSERVATION DU DEBIT A TRAVERS L'ECOULEMENT UTILISE CONJOINTEMENT AVEC L'ALGORITHME DE MURTY, NOUS A PERMIS DE MODELISER LES CONDITIONS D'ALIMENTATION DU CONTACT EN LUBRIFIANT. UNE ETUDE COMPARATIVE DE NOS RESULTATS ET CEUX DE GOENKA NOUS ASSURE DE LA FIABILITE ET DE LA PRECISION DU PROGRAMME DEVELOPPE. UNE OPTIMISATION DE FORME DE BIELLE REALISEE DANS LE CADRE D'UNE COLLABORATION AVEC LA SOCIETE RENAULT, MONTRE TOUT L'INTERET DE LA MODELISATION ELASTOHYDRODYNAMIQUE DANS L'ANALYSE DU COMPORTEMENT DES CONTACTS LUBRIFIES
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LA PREMIERE PARTIE CONCERNE L'ANALYSE DETAILLEE DES PROBLEMES DE COMPORTEMENT ELASTO-HYDRODYNAMIQUE DES PALIERS DE TETE DE BIELLE EN REGIME DYNAMIQUE ET LA MODELISATION DE LA ZONE DE CAVITATION, AFIN DE PERMETTRE UNE COMPARAISON ENTRE RESULTATS EXPERIMENTAUX ET THEORIQUES. DANS UNE SECONDE PARTIE, UNE NOUVELLE METHODE DE RESOLUTION DE L'EQUATION DE REYNOLDS EST PRESENTEE (ELEPDEM: ENHANCED LOCALLY EXACT PARTIAL DIFFERENTIAL EQUATION METHOD). LA THEORIE, BIEN QU'EXPOSEE DANS LE CAS GENERAL, EST DEVELOPPEE EN DETAIL POUR LE CALCUL DES PALIERS FLUIDES CIRCULAIRES. LA RESOLUTION SATISFAIT PRIORITAIREMENT LA CONTINUITE DES DEBITS DU LUBRIFIANT SUR TOUT LE DOMAINE, AUTORISANT LA DETERMINATION DU CHAMP DE PRESSION A UN ORDRE ELEVE ET LA CONTINUITE DU GRADIENT DE PRESSION. UNE MODELISATION DES PROCESSUS DE RUPTURE ET DE REFORMATION DU FILM EST PROPOSEE, ET SA PRISE EN COMPTE EST RENDUE POSSIBLE PAR LES CAPACITES DE LA NOUVELLE METHODE DE RESOLUTION. UNE DETERMINATION PRECISE DE LA ZONE DE CAVITATION DANS LES PALIERS DOIT DES LORS ETRE POSSIBLE
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Lors de l’utilisation d’une émulsion en tant que lubrifiant, au-delà d'une plage de fonctionnement stable où le frottement reste à peu près constant, il existe souvent une vitesse critique de quelques m/s, au-delà de laquelle accélérer provoque une hausse du frottement. En conséquence, les lamineurs ne peuvent raisonnablement laminer pour des vitesses supérieures à cette vitesse critique. Les gains de productivité se voient ainsi plafonnés. Pourquoi cette augmentation, et comment pourrait-on l'éviter ? Pour répondre à cette question, nous avons d'abord mis en relation des mesures globales en laminage (frottement moyen, Reich et al.) avec des mesures d'épaisseur de film lubrifiant faites par Zhu et al. dans un contexte assez différent : l'Elasto-HydroDynamique (EHD). En effet, le comportement observé en EHD nous a paru susceptible de fournir une bonne explication au comportement relevé en laminage. Conforter cette analogie entre deux situations nettement différentes passe par la modélisation. Il faut cerner les mécanismes qui concourent à la formation du film lubrifiant dans les deux cas. Nous avons donc repris des modèles de la littérature : celui de Szeri et celui de Wilson. Nous les avons complétés et couplés, après avoir constaté que chacun devait représenter de manière satisfaisante les conditions régnant dans les diverses parties du contact. En matière de lubrification, le modèle développé montre que la taille des gouttes d’huile et la capacité qu’elles ont de s’adsorber, de former un plate-out conséquent constituent des paramètres nettement plus influents que la viscosité.
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Le chargement dynamique des paliers hydrodynamiques et des amortisseurs à film fluide soumet le film lubrifiant à une action d'écrasement périodique. Cette sollicitation conditionne la portance du film lubrifiant et peut engendrer sa rupture, créant ainsi des conditions sévères de fonctionnement. L'étude approfondie, tant expérimentale que numérique du comportement du film soumis à une action d'écrasement périodique, s'avère donc indispensable pour pouvoir maîtriser les performances de ces dispositifs. Pour ce faire, trois codes de calcul numérique sont développés dans le cadre de cette thèse. Ces codes sont basés sur la théorie de JFO. Les équations établies sont discrétisées en différences finies et en éléments finis. Pour un film d’huile écrasé périodiquement, à faibles fréquences, entre deux surfaces conformes, les prédictions numériques de ces trois codes sont très proches. Par ailleurs, les visualisations numériques de la rupture dans les différents types de contacts ont montré l'impact de la fréquence des oscillations sur l'étendue et la durée de la rupture de film. L'étude expérimentale est conduite via un banc d’essai conçu puis réalisé. Deux modes de rupture de film sont identifiés : la rupture par séparation des gaz saturés et la rupture par séparation due à l'introduction de l’air ambiant. La visualisation de chaque mode est conditionnée par la fréquence des oscillations. La forme de la zone de rupture due à l'introduction de l'air ambiant dépend de la fréquence, de la hauteur du bain d'huile et de la géométrie du contact. Pour les surfaces non conformes, les résultats des modèles numériques sont en bon accord avec les résultats expérimentaux. Les différences constatées dans le cas des surfaces conformes sont dues aux imperfections géométriques et à la souplesse des structures qui composent le dispositif expérimental.
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La lubrification eX-Poro-HydroDynamique (XPHD) est un mécanisme de lubrification d'inspiration biomimétique. Il s'agit principalement d'un écoulement dans un milieu poreux, dont la phase solide représentée par des fibres, induit des forces élastiques de compression considérées comme négligeables par rapport aux forces hydrodynamiques générées à l'intérieur du milieu poreux. L'idée essentielle de la lubrification XPHD consiste en remplacement du matériau antifriction et du film de fluide mince, traditionnellement utilisé dans les solutions classiques, par une couche poreuse imbibée d'un fluide qui fournit plus grande capacité de charge. Ce type de lubrification représente une solution technologique totalement nouvelle (en rupture avec la solution classique) qui peut permettre de remplacer les lubrifiants pétroliers, de créer des systèmes tribologiques autolubrifiants et donc plus écologiques et moins coûteux. Ce travail de recherche est donc focalisé sur l'évolution des performances de la lubrification XPHD dans le cadre d'un mouvement tangentiel, adapté à l'étude de butées pour faible et moyenne vitesses de rotation. Dans ce contexte scientifique, une étude approfondie d'un matériau poreux présélectionné (mousse en polyuréthane) fut réalisée avec le but de déterminer les caractéristiques physiques et les paramètres cruciaux pour la lubrification XPHD: la porosité et la perméabilité du matériau poreux. Les modèles théorique et numérique de lubrification XPHD proposés se basent sur l'équation de Darcy-Brinkman et les hypothèses de la lubrification classique, ainsi que l'écoulement à l'intérieur du milieu poreux sont prédit avec une nouvelle forme de l'équation de Reynolds. Le banc d'essais spécialement développé permet d'étudier expérimentalement le mécanisme de lubrification XPHD pour des différents types de dislocateur en combinaison avec des liquides newtoniens et nonnewtoniens. Une description détaillée du banc d'essais et de tous les dispositifs expérimentaux utilisés ainsi que la comparaison des résultats de modélisation et des résultats expérimentaux sont présentés.
Author: MICHELE.. CHAMBAT WEITZ Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 240
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ANALYSE NUMERIQUE EN LUBRIFICATION HYDRODYNAMIQUE AVEC CAVITATION. EQUATIONS AUX DERIVEES PARTIELLES, METHODES ASYMPTOTIQUES, PROBLEMES DE FRONTIERES LIBRES ET HOMOGENEISATION. INFLUENCE DE LA RUGOSITE DE SURFACE
Author: CARLOS.. VAZQUEZ CENDON Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 93
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CE MEMOIRE EST CONSACRE A L'ANALYSE MATHEMATIQUE DE PROBLEMES DE LUBRIFICATION DANS LESQUELS LA MODELISATION DE LA CAVITATION INTERVIENT PAR L'INTRODUCTION DE FRONTIERES LIBRES DECRITES PAR UNE EQUATIONS AUX DERIVEES PARTIELLES AVEC DISCONTINUITE NON LINEAIRE. LE LUBRIFIANT EST SUPPOSE PIEZOVISQUEUX. LA PREMIERE PARTIE EST CONSACREE A L'ANALYSE MATHEMATIQUE ET NUMERIQUE D'UN PROBLEME PIEZOVISQUEUX HYDRODYNAMIQUE EN ACCORDANT UNE ATTENTION PARTICULIERE AUX CONDITIONS D'ALIMENTATION QUI SONT DU TYPE NEUMANN-DIRICHLET. ON OBTIENT D'ABORD UN THEOREME D'EXISTENCE PAR UNE TECHNIQUE DE REGULARISATION ET DE MONOTONIE. ON DEMONTRE ENSUITE UN RESULTAT D'UNICITE AVEC DES TECHNIQUES DE MONOTONIE PAR RAPPORT A UN DES PARAMETRES DU PROBLEME. NOUS PROPOSONS ENSUITE UNE METHODE DE SEMIDISCRETISATION EN TEMPS PAR LA METHODE DES CARACTERISTIQUES. DANS LA DEUXIEME PARTIE DU TRAVAIL ON ETEND L'ETUDE PRECEDENTE EN PRENANT EN COMPTE LA DEFORMATION DES SURFACES SOUS L'EFFET DE LA PRESSION HYDRODYNAMIQUE. ON OBTIENT UN PROBLEME DE COUPLAGE FLUIDE-STRUCTURE. LA DEFORMATION DE LA STRUCTURE EST SUPPOSEE OBEIR A UNE LOI NON LOCALE DU TYPE HERTZ ET LA PRESSION A UNE LOI DE TYPE EXPONENTIEL. ON OBTIENT ALORS AVEC LE MODELE PRESSION-SATURATION D'ELROD-ADAMS UNE NOUVELLE EQUATION DE REYNOLDS NON LINEAIRE ET NON LOCALE POUR LAQUELLE NOUS DEMONTRONS UN THEOREME D'EXISTENCE. DES RESULTATS NUMERIQUES COMPLETENT CES ETUDES THEORIQUES
Author: Bruno Vincent
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