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 | Size | Format | |
---|---|---|---|---|
TeoriaFilmeFino.pdf | TCC | 2.58 MB | Adobe PDF | View/Open |
This item is licensed under a Creative Commons License