Effets de la forme de la rainure d'alimentation d'un palier sur l'écoulement hydrodynamique, le débit et la distribution de la pression

Effects of feed journal bearing groove shape on the hydrodynamic flow, flow rate and pressure distribution

¹ Université Hassan II – Mohammedia, faculté des sciences et techniques, UFR de mécanique des fluides et de structures, BP 146, 20650 Mohammedia, Maroc
² Université de Poitiers, UMR CNRS 6610, Laboratoire de Mécanique des Solides, 4 avenue de Varsovie, 16021 Angoulême Cedex, France

Auteur de correspondance : elkhlifi@eudoramail.com

Reçu : 26 Septembre 2003
Accepté : 2 Juillet 2004

Résumé

Une procédure numérique est développée pour étudier les effets de la forme du raccordement rainure/coussinet (carrée, et arrondie avec différents rayons de courbure) d'un palier hydrodynamique sur le développement de l'écoulement, le débit et la distribution de la pression. Les équations bidimensionnelles de Navier-Stokes, écrites pour un écoulement laminaire d'un lubrifiant incompressible, sont résolues numériquement par la méthode des éléments finis en utilisant la méthode de chargement par incrémentation. La simulation numérique utilise la vitesse de l'arbre et la pression d'alimentation comme paramètres dynamiques, alors que le rayon de courbure de raccordement rainure/coussinet est utilisé comme paramètre géométrique. Le travail présenté dans cet article souligne que la pression d'alimentation, l'interaction de la couche de cisaillement avec l'écoulement dans la cavité et l'interaction du coussinet avec le domaine de la rainure à travers un raccordement carré ou arrondi influencent l'écoulement, aussi bien que la magnitude et le profil des pressions et des vitesses dans la rainure. Il est en particulier montré qu'un choix judicieux de profil de raccordement – à pression d'alimentation égale – permet de doubler l'apport de fluide frais dans le film lubrifiant.

Abstract

A numerical procedure is developed for study the effects of the shape of the groove/land joints (square, and rounded with different radii of curvature) of the hydrodynamic journal bearing on the development of the flow, flow rate and pressure distribution. The bidimensional Navier-Stokes equations, written for the laminar flow of an incompressible lubricant, are solved numerically using the incremental load method and the finite element formulation. The numerical simulation uses the shaft velocity and the feeding pressure as dynamic parameters, while the radii of curvature of the groove/land joints is used as a geometric parameter. The work presented in this paper points out that the feeding pressure, the interaction of the shear layer with the cavity flow and the interaction of the land with the groove domain through square or rounded shape influence the flow patterns, as well as the magnitude and the profile of the pressures and the velocities in the groove. It is particularly shown that a right choice of groove/land joints profile – in an equal feeding pressure case – allows a double fresh fluid outcome in the lubricant film.