Étude numérique et expérimentale du comportement d'étanchéité des joints sans contact à rainures hélicoïdales

Numerical and experimental study of the sealing behavior of viscoseals

• Auteur / Autrice : Mohamed Jarray
• Direction : Dominique Souchet, Aurelian Fatu, Yann Henry
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des solides, des matériaux, des structures et des surfaces
• Date : Soutenance le 03/12/2018
• Etablissement(s) : Poitiers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie des matériaux, mécanique, énergétique et aéronautique (Poitiers ; 2009-2018)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Pôle poitevin de recherche pour l'ingénieur en mécanique, matériaux et énergétique - PPRIMME (Poitiers) - Institut Pprime / PPRIME
• Partenaire(s) de recherche : faculte : Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées
• Jury : Président / Présidente : Mustapha Hellou
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Dominique Souchet, Aurelian Fatu, Yann Henry, Véronique Fortuné, Antoine Mariot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Traian Cicone, Aurélien Saulot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Turbulence

Joints d'étanchéité

Lubrification

Éléments finis, Méthode des

Modélisation CFD

Tribologie (technologie)

Mots clés libres

Joint visqueux

Lubrification

Cfd

Équation de Reynolds

Expérimentation.

Viscoseal

Lubrication

Cfd

Reynolds equation

Experiment.

Résumé

Les joints sans contact sont des solutions d’étanchéité optimales pour les systèmes mécaniques fonctionnant à des vitesses relativement élevées. Ils ont une durée de vie importante et ont été proposés pour une utilisation dans les moteurs spatiaux. Une type de joints d'étanchéité sans contact, le joint visqueux, est étudié en détail dans ce travail de thèse au moyen d'une analyse numérique et expérimentale. Ce travail présente un modèle numérique développé pour prédire le comportement du joint visqueux en régime laminaire et turbulent. L’interface liquide-air dans le joint est également étudiée en utilisant une approche CFD basée sur la méthode VOF. La conception et la réalisation d’un dispositif expérimental a permis de confronter les résultats numériques et expérimentaux, l’écart entre les deux approches n’excède pas 10% dans 95% des cas étudiés.

Contactless seals are optimal sealing solution for mechanical systems operating with relatively high speeds. They have an important operation life time, and they were proposed for use in space engines. One sub-category of non-contact seals, the viscoseal, is studied in detail in this work through a numerical and experimental analysis. This work presents a numerical model developed to predict the viscoseal performance in laminar and turbulent regime. Furthermore the sealing performance of the viscoseal is investigated for different geometrical characteristics of the seal. The interface liquid-air in the seal is also studied using a CFD approach based on VOF method. The design and installation of an experimental device allowed the comparison of the numerical and experimental results, the difference between the two does not exceed 10% for 95% of studied cases.