Tese: Modelagem de Mancais Hidrodinâmicos na Simulação de Sistemas Rotativos
Aluno(a) : Marco Antonio MeggiolaroOrientador(a): Carlos A. de Almeida
Área de Concentração: Mecânica Aplicada
Data: 16/08/1996
Link para tese/dissertação: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=19287@1
Resumo: Neste trabalho a análise do comportamento de sistemas rotativos do tipo eixo-rotor-mancal é estendida para incluir os efeitos da presença de mancais hidrodinâmicos na resposta dinâmica. Estes efeitos estío associados à nío-linearidade da força de reação exercida pelos suportes sobre o eixo e dependem dos deslocamentos, velocidades transversais e da rotação própria do rotor. A modelagem estrutural do sistema é obtida empregando-se o método dos elementos finites. O eixo é representado pelo modelo de viga de Timoshenko com dois nós, quarto graus-de-liberdade por nó, e a interpolação do campo de deslocamentos é obtida utilizando-se as funções de Hermite. Os rotors sío modelados empregando-se elementos de inércia concentrada associada aos graus-de-liberdade de um ponto nodal do modelo. E, na representação dos mancais hidrodinâmicos utilizou-se a equação de Reynolds, com as hipóteses simplificadoras para mancais curtos, obtendo-se a solução para a distribuição de pressío do filme de óleo em forma fechada. Esta distribuição de pressío permite a obtenção dos coeficientes das matrizes de rigidez e de amortecimento associadas aos graus-de-liberdade do eixo no ponto nodal de representação do mancal. Para a integraçõ temporal do sistema de equações diferenciais utiliza-se o procedimento passo-a-passo, tendo-se implementado os métodos implícitos de Newmark e Wilson-q, na forma incondicionalmente estável. Devido à nío-linearidade das equações obtidas com a presença dos mancais hidrodinâmicos, em cada intervalo de tempo utiliza-se o procedimento de Newton-Raphson modificado para a correção da solução numérica. O desempenho do sistema computacional proposto é avaliado através da comparação das soluções numéricas obtidas com outros resultados analíticos/numéricos disponíveis na literature. Também, uma representação numérica para mancais hidrodinâmicos segmentados é apresentada, utilizando-se o desenvolvimento teórico para mancais simples. Neste caso a avaliação do procedimento numérico é fornecida comparando-se a solução numérica com resultados experimentais obtidos dos rotors de usina hidrogeradora avaliada pelo CEPEL. Em ambos os procedimentos o rotor idealizado de jeffcott é empregado no estudo de casos. Verifica-se que os principais resultados associados aos efeitos da precessío auto-excitada (oil whirl), de chicoteamento (oil whip), e da estabilização dinâmica do sistema sío reproduzidos pelos métodos numéricos utilizados.