Modélisation thermoélastohydrodynamique tridimensionnelle des paliers de moteurs thermiques (mise en place d'un banc d'essais pour paliers sous conditions sévères)

Abstract

Les paliers fluides dans les moteurs thermiques sont utilisés pour guider en rotation certains organes (bielle, vilebrequin, ). Les vitesses de rotation imposées à celles-ci associées d'une réduction de leur masse font que les températures présentes dans le contact sont très importantes. Un modèle numérique complet de la lubrification TEHD 3D a donc été développé. Celui-ci décrit l'équation de Reynolds généralisée bidimensionnelle, les équations de l'énergie et de la chaleur tridimensionnelles pour le calcul de la pression, des températures dans le film et les solides. Celles-ci sont résolues par la méthode des éléments finis. La validation du code est effectuée pour un palier soumis à une charge statique. Pour cela, les résultats obtenus sont comparés avec ceux issus d'un modèle TEHD 2D et ceux issus d'une campagne d'essais. Une bonne concordance sur la température est observée entre les résultats issus du modèle TEHD 3D et ceux obtenus expérimentalement. La comparaison entre le modèle 2D et le modèle 3D montre que la prise en compte de l'évacuation axiale de la température est essentielle pour une bonne détermination des caractéristiques thermiques du palier. Le cahier des charges et la description technique du dispositif expérimental "MEGAPASCALE" est présenté. Ce dernier permet de réaliser des essais dans des conditions réelles de fonctionnement. Ainsi des vitesses de rotation de 20000 tr/min et des charges dynamiques de 90 kN pourront être atteintes.The fluid bearing in the thermal engines are used to guide in rotation certain bodies (rod, crankshaft ). High speed associated with the mass reduction of engine bearings induced high temperature for the lubricated contacts. A numerical procedure of TEHD 3D lubrication, based on finite elements method, was developed. This one described two-dimensional Reynolds Generalized equation, three-dimensional energy equation and heat equation for the calculation of the pressure, the temperatures in film and solids. The validation of the TEHD 3D model was carried out for a steady state bearing. The results are compared with a TEHD 2D model and with experimental data. A good agreement on the temperature is observed between the TEHD 3D model and the experimental data. The comparison between the 3D and 2D numerical models showed that taking into account the heat axial evacuation is essential for a good pattern. The functional specifications as well as the technical description of experimental device "MEGAPASCALE" was presented. This one allows tests under high speed (20000 rev/min) and important dynamical loads (90 kN) which correspond to real operating conditions.POITIERS-BU Sciences (861942102) / SudocSudocFranceF