Etude des ecoulements confines entre parois mobiles. Application aux roulements en ambiance cryogenique

Investigatin of flows confined between moving walls. Applicatio to ball bearing in cryogenic environment

• Auteur / Autrice : Ibtissem Benmansour
• Direction : Daniel H. Fruman
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1993
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

L'ecoulement dans les roulements noyes operant dans des conditions extremes, en particulier a des vitesses de rotation elevees dans des liquides cryogeniques, est fort complexe meme si l'on ne tient pas compte des phenomenes thermiques qui s'y developpent. Vue la complexite de la geometrie et des conditions aux limites, presque toutes les parois sont en mouvement, et compte tenu des difficultes de mise en uvre et des temps de calcul requis par des codes navier-stokes 3d disponibles, il est preferable d'envisager une analyse permettant de simplifier le probleme et de l'aborder au moins partiellement, par des methodes analytiques. De maniere a aboutir a des simplifications, on pratique l'analyse phenomenologique, qui consiste, en se donnant des echelles caracterisant la geometrie et la cinematique, a resoudre les equations du mouvement en ordre de grandeur de maniere a ne conserver que les termes preponderants et a determiner ainsi les echelles caracteristiques laissees libres. On montre alors qu'il est possible d'envisager l'etude approchee de l'ecoulement dans le roulement en considerant celui, bidimensionnel, dans des tranches transversales obtenues par l'intersection de plans normaux a l'axe. Une approche analytique de l'ecoulement par tranches est conduite dans le cas laminaire en supposant que dans les zones proches des contacts bille/bagues et bille/cage les hypotheses de la lubrification sont applicables tandis que dans les zones comprises entre la cage et les bagues l'ecoulement est suppose etabli entre deux parois paralleles. Les resultats du calcul analytique, profils de vitesses, debits dans chaque zone, pression autour des billes, etc. , ont ete confrontes a ceux obtenus dans une meme tranche de roulement en ecoulement laminaire au moyen d'un code navier-stokes. Par ailleurs, des comparaisons ont ete aussi conduites avec les resultats des mesures de vitesses et des visualisations issus d'un modele de roulement sans ecoulement axial. La confrontation de ces resultats est tout a fait satisfaisante