Ajuste de modelos lineares aplicado a maquinas rotativas

Em se tratando do procedimento de projeto e simulação de rotores em geral, tem-se que as aproximações e hipóteses inerentes aos modelos matemáticos aplicáveis a tais tipos de máquinas abrem margem a respostas numéricas distintas das obtidas em medições experimentais. A teoria de ajustes de modelos tem por objetivo minimizar tal margem de erro através de técnicas que, a partir de dados experimentais medidos em uma máquina ou estrutura, e seu respectivo modelo matemático, possam ajustar tal modelo de forma que este seja o mais confiável e representativo possível do sistema real. O presente trabalho propõe o uso desta teoria em conjunto com métodos de otimização irrestrita visando obter uma metodologia de projeto que viabilize a calibração de modelos matemáticos. Para isso, foi utilizado como objeto de estudo deste trabalho um rotor com um disco centrado simétrico em fundação rígida e biapoiado em mancais hidrodinâmicos cilíndricos. Experimentalmente, foram monitorados os deslocamentos do eixo, das caixas dos mancais e as forças dinâmicas atuantes nos mancais. No modelo matemático, baseado no modelo do rotor por elementos finitos e no modelo dos mancais por solução da equação de Reynolds por diferenças finitas, os parâmetros monitorados no rotor real podem ser obtidos numericamente. Com tais respostas, definem-se então vetores de erro que servem como parâmetros a serem minimizados dentro de um método direto de ajuste, feito através da otimização de parâmetros que influenciam diretamente na resposta do sistema, como os coeficientes de rigidez e amortecimento dos mancais. Como conclusão, foi possível verificar a validade do procedimento proposto, uma vez que o método foi capaz de calibrar o modelo matemático e então, a partir deste, obter respostas confiáveis do sistema fisico . O trabalho ainda apresenta uma significativa contribuição para a área de projeto de máquinas rotativas, visto que a metodologia é relativamente simples e suficientemente robusta para ajuste e validação em laboratórios de modelos computacionais de mancais em máquinas rotativasGenerally, when talking about the design procedure and simulation of rotors, the approaches and inherent hypotheses to the applicable mathematical models to such types of machines bring numerical responses different from that obtained in experimental mensurements. The models updating theory has for objective to minimize such kind of errors through techniques that, starting from experimental data measured in machines or structures, and comparing with the respective mathematical models, can fit the model so that it is more reliable and representative of the real system. The present work proposes the use of this theory applying unrestricted optimization methods to obtain a design methodology that makes possible the calibration of mathematical models. For that, a rotor with a centered disk in rigid foundation and supported by two hydrodynamic cylindrical bearings, was used as object of study of this work. The displacements of the shaft were monitored, as well the bearing housings displacements and the dynamic forces acting in the bearings. In the math_matical model, based on the fmite element model ofthe rotor and in the Reynolds equation solution for finite differences to the bearings, the parameters monitored in the real rotor can be obtained numerically. There are defined error vectors based on the answers that represent the parameters to be minimized inside a direct updating method, through parameters optimization that durectly influence in the system response, as the stiffness and damping coefficients of the bearings. As conclusion, it is possible to verify the validity of the proposed procedure, once the method was capable to calibrate the mathematical model and then, to obtain more reliable results of the physical system. The work still presents a significant contribution for the design area of rotating machines, because the methodology is relatively simple and sufficiently robust for ftting and validation of computational rotors and bearings models in laboratorie