Comportement poro-élasto-hydrodynamique des paliers de moteurs à combustion interne lubrifiés par des nanofluides.

Abstract

Les nanolubrifiants sont des fluides contenant des particules de taille nanométrique communément appelées nanoparticules (NPs) lubrifiantes. Ces fluides, utilisés comme lubrifiants liquides efficaces dans les turbomachines et les moteurs thermiques à piston alternatifs modernes, sont des suspensions de nanoparticules dans un liquide de base (solvant) ou un lubrifiant totalement formulé. Dans ce travail, les effets combinés de la taille caractéristique et de la concentration des NPs Inorganiques de bisulfures métalliques type Fullerène (IF-WS2 , IF-MoS2) sur le comportement dynamique non linéaire d'un palier principal de vilebrequin de moteur thermique alternatif soumis à un torseur de force quelconque sont étudiés théoriquement à l'aide de la théorie du micro-continuum de V. K. Stokes. Depuis leur synthèse pour la première fois en 1992, ces NPs ont connu un intérêt croissant du fait de leurs propriétés tribologiques remarquables par rapport aux additifs moléculaires traditionnels et de leur excellent pouvoir de lubrification en régime limite lorsque le régime de lubrification hydrodynamique n’est pas encore établi. L’écoulement du nanolubrifiant dans le palier est décrit par l’équation de Reynolds modifiée dont l’inconnue est la pression hydrodynamique incluant la taille et la concentration des NPs ainsi que la poroélastcité du revêtement de surface supposé mince en utilisant l’approximation de Morgan-Cameron et un modèle élastique analytique simplifié. Pour un torseur de force quelconque, la distribution de pression hydrodynamique, les vitesses d’écrasement du film et les vitesses angulaires de mésalignement sont déterminées simultanément en résolvant l'équation de Reynolds discrétisée par la méthode des différences finies centrées couplée aux équations de mouvement du tourillon avec la méthode itérative de Newton-Raphson amortie pour chaque angle de rotation du vilebrequin. Les trajectoires décrites par l'axe du tourillon dans trois sections du palier ainsi que les angles de mésalignement dynamique sont déduits des vitesses au moyen d'un schéma de Runge-Kutta. Selon les résultats obtenus, les effets combinés de la taille et de la concentration de NPs sur le comportement dynamique d'un palier de vilebrequin compliant chargé dynamiquement et fonctionnant avec un mésalignement dynamique sont significatifs et ne peuvent pas être négligés.