Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/41941
ORCID:  http://orcid.org/0009-0005-1209-0570
Document type: Trabalho de Conclusão de Curso
Access type: Acesso Aberto
Title: Teoria de filme fino aplicada a modelagem matemática de mancais fluidodinâmicos
Alternate title (s): Thin film theory applied to mathematical modeling of fluidynamic bearings
Author: Silva, Thiago Assis da
First Advisor: Silveira Neto, Aristeu da
First coorientator: Cavallini Junior, Aldemir Aparecido
First member of the Committee: Moura Junior., José dos Reis Vieira de
Second member of the Committee: Andrade, João Rodrigo
Summary: A modelagem de mancais fluidodinâmicos tem sido amplamente baseada no modelo clássico de Reynolds, que possibilita o cálculo da carga sustentada e a posição do eixo em relação a uma carga específica. Esta abordagem é eficaz para simulações em regime permanente ou pseudotransiente, onde a carga fornecida é equilibrada pela posição determinada. No presente trabalho propõe-se uma nova abordagem para a modelagem desses sistemas dinâmicos, fundamentada na teoria de filmes finos. O modelo proposto é unidimensional para velocidade, pressão e temperatura, proporcionando uma visão média na direção radial, enquanto considera a dependência da coordenada tangencial e do tempo. A inovação deste modelo reside na forma como o movimento do eixo é integrado ao fluido, através da modelagem das tensões entre o fluido e o eixo, e entre o fluido e o mancal. O desenvolvimento e a validação do modelo foram baseados na comparação com resultados de métodos estabelecidos, revelando que o modelo de filmes finos pode ser eficaz na simulação de escoamentos tangenciais e oferece uma aproximação precisa dos campos de pressão, velocidade e temperatura. Apesar das diferenças esperadas devido às adaptações necessárias para incorporar termos não lineares e inerciais nas equações diferenciais da quantidade de movimento linear, os resultados demonstram a viabilidade e o potencial do modelo. A proposta tem a promessa de permitir a modelagem e simulação da dinâmica de sistemas de eixo-mancal em regime transiente com um custo computacional reduzido, devido à sua natureza unidimensional. Os resultados apresentados são promissores e indicam um avanço significativo na modelagem de mancais fluidodinâmicos, com a expectativa de melhorar a precisão e a eficiência das simulações.
Abstract: Fluid dynamic bearing modeling has traditionally relied on the classical Reynolds model, which allows for the calculation of the load that can be sustained and the position of the shaft relative to a specific load. This approach is effective for simulations in steady-state or pseudotransient regimes, where the given load is balanced by the determined position. This work proposes a novel approach to modeling these dynamic systems, based on thin film theory. The proposed model is one-dimensional for velocity, pressure, and temperature, providing an average view in the radial direction while accounting for the tangential coordinate and time. The innovation of this model lies in how the shaft's movement is integrated with the fluid through the modeling of stresses between the fluid and the shaft, and between the fluid and the bearing. The development and validation of the model were based on comparisons with established methods, revealing that the thin film model can effectively simulate tangential flows and provides a precise approximation of pressure, velocity, and temperature fields. Despite the expected differences due to the adaptations necessary to incorporate nonlinear and inertial terms into the linear momentum equations, the results demonstrate the feasibility and potential of the model. The proposal holds promise for enabling the modeling and simulation of shaft-bearing system dynamics in transient regimes with reduced computational cost, due to its one-dimensional nature. The presented results are promising and indicate a significant advancement in fluid dynamic bearing modeling, with expectations to improve the accuracy and efficiency of simulations.
Keywords: Filme fino
Thin film
Simulação numérica
Numerical simulation
Teoria de lubrificação
Lubrication theory
Mancais fluidodinâmicos
Hydrodynamics bearings
Dinâmica de máquinas rotativas
Rotordynamics
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::ENGENHARIA TERMICA::TERMODINAMICA
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROJETOS DE MAQUINAS::ELEMENTOS DE MAQUINAS
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROJETOS DE MAQUINAS::MAQUINAS, MOTORES E EQUIPAMENTOS
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Quote: SILVA, Thiago Assis da. Teoria de filme fino aplicada a modelagem matemática de mancais fluidodinâmicos. 2024. 86 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Aeronáutica) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/41941
Date of defense: 26-Jul-2024
Appears in Collections:TCC - Engenharia Aeronáutica

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
TeoriaFilmeFino.pdfTCC2.58 MBAdobe PDFThumbnail
View/Open


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons