Détermination des paramètres d'un modèle thermique du contact sec glissant : application aux roulements en ambiance cryogénique

= Determination of the dry sliding thermal contact model parameters applied to ball bearings at cryogenic temperatures

• Auteur / Autrice : Patrice Chantrenne
• Direction : Jean-François Sacadura
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Thermique Energétique
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CETHIL - Centre d'Energétique et de Thermique de Lyon (Villeurbanne, Rhône)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ébullition

Transfert de chaleur

Contact de roulement

Résumé

Dans le cadre de la modélisation du comportement de roulements à billes en ambiance cryogénique, un modèle thermique du contact sec glissant est étudié. Le modèle choisi fait intervenir deux paramètres : une résistance thermique de contact glissant et un coefficient de génération de flux. Une étude théorique a permis de déterminer, en considérant un modèle microscopique du contact, les expressions analytiques de ces deux paramètres. Ce modèle prend en compte une génération volumique de chaleur au cours du frottement. Une méthodologie de détermination numérique des paramètres est également proposée. Nous avons utilisé un cryotribomètre pour déterminer expérimentalement les paramètres à partir de mesures de températures. Le montage est constitué de deux disques plongés dans l'azote liquide et en frottement sur leur surface périphérique externe. Pour le dépouillement des mesures sur le cryotribomètre, mais aussi dans le cadre de l'étude de l'écoulement diphasique dans les roulements à billes, les courbes d'ébullition de l'azote liquide ont été déterminées dans deux configurations d'écoulement : sur la périphérie externe d'un cylindre en rotation et sur la périphérie interne d'un cylindre creux en rotation. Ces configurations ont permis de mettre en évidence l'influence de la gravité induite sur l'écoulement diphasique.

[A macroscopic dry sliding thermal contact model is studied. This model will be used in the modeling of bll bearings working at cryogenic temperatures. It involves two parameters : a thermal sliding contact resistance, and a heat flux generation coefficient. By considering a microscopic model of dry sliding contact, analytical expressions of these two parameters are obtained ; it accounts for a volumetric friction heat generation. A numerical method is also proposed to calculate these two parameters. An experimental device is used to determine the two parameters from temperature measurements. It consists of two rotating disks immersed in liquid nitrogen. Friction occurs between their external peripheral surface. To manage with the experimental determination of the two parameters and to better understand the two phases low in ball bearings the boiling curves of liquid nitrogen are determined for two 1ow configurations : on the external peripheral surface of a rotating disk and on the internal peripheral surface of a rotating hollow cylinder. They are used to show the influence of gravity on the balling phenomena. ]