Análise numérica da dinâmica de rotores flexíveis com apoios hidrodinâmicos

• Ano de defesa: 2011
• Autor(a) principal: Hudson Alberto Bode
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Tecnológico de Aeronáutica
• Palavras-chave em Português: Vibração; Rotores; Mancais; Hidrodinâmica; Análise numérica; Método de elementos finitos; Engrenagens; Engenharia mecânica
• Link de acesso: http://www.bd.bibl.ita.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=1993

Neste trabalho, apresenta-se um estudo numérico de rotores sustentados por mancais hidrodinâmicos. Para tanto, desenvolvem-se as formulações de mancais infinitamente longos, com reaçõees a cargas dinâmicas deduzidas a partir da integração da solução da equação de Reynolds, para mancais com a cavidade (folga) entre o eixo e a parede interno do mancal, totalmente preenchidos de óleo não cavitados (full Sommerfeld), bem como para mancais com a cavidade parcialmente preenchidas por óleo, por efeito da cavitação (solução de half Sommerfeld). Os coeficientes dinâmicos de rigidez e amortecimento calculados a partir da equação de Reynolds com base em um óleo mineral comercial através de uma rotina escrita em C++ são responsáveis pela sustentação do rotor garantindo o funcionamento do conjunto rotativo. Com isso tem-se os coeficientes dinâmicos em função do tempo que acoplam o rotor flexível ao mancal hidrodinâmico As formulações desenvolvidas para as matrizes de rigidez e amortecimento foram aplicadas a um modelo numérico de um rotor composto por elementos de vigas (implementado em C++), assim como a um modelo de um rotor composto por elementos sólidos (utilizando programa comercial). A formulação do rotor por elementos de viga permitiu um estudo numérico do sistema rotor baseado em reações não lineares para o mancal, onde pode-se perceber que a formulação do mancal completamente cheio de lubrificante ou "full Sommerfeld"possui instabilidades numéricas severas, decorrentes da própria natureza das matrizes de rigidez desenvolvidas. Por outro lado, a formulação do mancal parcialmente cheio ou "half Sommerfeld" apresentou resultados apreciáveis, incluindo o efeito de precessão conhecido como half-speed whirl. A formulação do rotor por elementos sólidos foi feita com base nas matrizes de rigidez e amortecimento calculadas pela rotina em C++, que linearizaram as reações do mancal. Esta formulação linearizada permitiu a realização de análises modais e harmônicas dos sistemas rotores. Nestas análises, mais uma vez, a formulação de half Sommerfeld mostrou-se mais estável, apresentando resultados próximos aos encontrados na literatura.