Efeitos termicos em mancais segmentados

O presente trabalho descreve detalhadamente as principais etapas e hipóteses simplificadas para se conseguir descrever matematicamente as características operacionais de mancais segmentados levando-se em consideração os efeitos térmicos. Utiliza-se um modelo computacional termohidrodinâmico que possibilita obter a distribuição de pressão, a espessura do filme de óleo, a variação tridimensional da viscosidade e temperatura e os perfis de velocidade. O primeiro passo no detalhamento matemático é a obtenção de uma equação analítica para descrever a folga radial em função das coordenadas do centro do rotor, do mancal e do ângulo de inclinação de cada segmento. A partir da equação de movimento dos fluidos (ou de Navier-Stokes) e da continuidade, obtém-se a equação de Reynolds, tendo como hipótese principal que o fluido em questão escoa de forma laminar na folga radial. Resolvendo-se a equação de Reynolds, obtém-se a distribuição da pressão hidrodinâmica. Integrando-se a distribuição da pressão sobre a superfície do segmento obtém-se as forças hidrodinâmicas responsáveis pela sustentação do rotor e redução do atrito entre as partes girantes e não girantes do sistema. Estas forças são calculadas iterativamente até que se encontre o ponto de equilíbrio rotor-mancal, o qual é resultante das forças existentes e do momento em torno dos apoios dos segmentos. A viscosidade varia nas três dimensões do problema físico considerado e depende somente da temperatura, a qual é obtida através da equação da energia para um fluido incompressÍvel. As equações de Reynolds e da energia são resolvidas simultaneamente através do Método das Diferenças Finitas com o auxílio de um programa computacional desenvolvido em linguagem "C" e os resultados advindos foram comparados com outros verificados na literatura consultadaThis work details the principal steps and simplifying assumptions for describing mathematically the dynamical characteristics of tilting-pad journal bearings taking into account the thermal effects. One uses a thermohydrodynamic mo deI which allows the description of the pressure distribution over the pads, the tridimensional variation of the temperature of the oil together with its velocity profiles. The first step to obtain the mathematical model is the description of an equation that describe the radial clearence, which is obtained from the coordinate system of the shaft and the inclination angle of the pads. From the Navier-Stokes and continuity equations, we obtain the Reynols equation, having the hypothesis that the fluid flow is laminar. Solving the Reynolds equation, it is obtained the hydrodynamic pressure distribution. Then this pressure is integrated over the pad surface, to obtain the hydrodynamc forces that sustain the shaft and reduce the friction between the shaft and pads. This forces are calculated iteractively since the equilibrium point is reached, which is a function from the forces and moments. The viscosity vary in three dimensions and is a function from the temperature, which is obtained from the energy equation for an incompressible fluid. The Reynolds and energy equations are solved simultaneously through the Finite Difference Method with the use of a computational program in C language and the obtained results are compared with others from the bibliografy analise