COMPORTEMENT STATIQUE ET DYNAMIQUE D’UN PALIER A COUSSINET POREUX LUBRIFIE PAR DES NANOFLUIDES

Abstract

L’étude entreprise dans le cadre de ce mémoire consiste à mettre en place un modèle de lubrification Poro-Elasto-Hydrodynamique (PEHD) amélioré permettant de prendre en compte à la fois le comportement rhéologique non Newtonien du nanolubrifiant, la complexité de l’écoulement au sein du milieu poro-élastique ainsi que la vitesse de glissement à l’interface film fluide-matrice poreuse. Le code de calcul développé à partir de cette modélisation peut être exploité comme un outil d’aide à la conception rapide de paliers à coussinet poreux de dimension finie statiquement et dynamiquement chargés. Dans cette étude, l’écoulement du nanolubrifiant dans le palier est décrit par la théorie du micro- continuum de Vijay Kumar Stokes qui prend en considération la taille caractéristique des nanoparticules dispersées dans une huile de base. L’écoulement du nanolubrifiant dans le milieu poreux est modélisé par la loi de Darcy modifiée où la condition de glissement de Beavers – Joseph est appliquée à l’interface film fluide-matrice poreuse. La déformation de l’interface due à la pression hydrodynamique est prise en compte à l’aide d’un modèle analytique simplifié dit « Modèle Couche Elastique mince ». Le comportement du film hydrodynamique est gouverné par l’équation de Reynolds modifiée obtenue à partir des équations de mouvement et de continuité en utilisant le processus de dérivation classique de Reynolds. La porosité du coussinet est introduite dans l’équation de Reynolds en utilisant l’approximation de Morgan-Cameron. L’équation de Reynolds modifiée est discrétisée par la méthode des différences finies. Le système d’équations algébriques résultant est résolu numériquement par la méthode itérative de Gauss – Seidel avec relaxation. Le problème fortement non linéaire de couplage de l’équation de Reynolds et de l’équation géométrique du film est résolu par la méthode itérative du point fixe avec facteur de sous-relaxation. L’analyse statique montre que pour une excentricité imposée, la capacité de charge augmente avec la taille caractéristique et la concentration des NPs tandis que l’angle de calage, le débit de fuite, et le coefficient de frottement diminuent. D’autre part, la perméabilité fait diminuer la pression hydrodynamique, la capacité de charge, et le débit de fuite, et fait augmenter l’angle de calage et le coefficient de frottement. L’analyse dynamique a permis de mettre en évidence les effets positifs de la taille et de la concentration des NPs sur les orbites stationnaires du tourillon et l’épaisseur minimale du film. Comme prévu, la perméabilité joue un rôle négatif vis-à-vis de l’épaisseur minimale du film