Etude experimentale de l'hydraulique des roulements noyes

Experimental investigation of the hydraulics in flooded ball bearings

• Auteur / Autrice : Nicolas Daviot
• Direction : Jean-Sylvestre Darrozès
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

La maitrise du comportement des roulements a billes operant noyes a de tres grandes vitesses de rotation est un des objectifs des concepteurs des turbopompes equipant l'etage cryogenique des lanceurs spatiaux. Ainsi, dans le cadre d'un programme de recherche associant l'agence francaise de l'espace (cnes), la societe europeenne de propulsion (sep) et le centre national de la recherche scientifique (cnrs), une installation d'essais destinee a l'etude du comportement hydraulique des roulements noyes a ete mise en place, qualifiee et exploitee. Ce banc est constitue d'une boucle assurant la circulation d'eau au travers de deux roulements de grande echelle operant soit bague interieure et cage en rotation, soit bagues interieure et exterieure contrarotatives, cage maintenue fixe. Il autorise la mesure des pressions, des vitesses par velocimetrie laser dans le roulement - ou en amont et en aval - et la conduite d'experiences de visualisation. Les essais ont vise a determiner, d'une part les dissipations associees a la circulation du fluide (perte de charge) et a sa mise en rotation (couple) et, d'autre part, les caracteristiques globales (debits partiels) ou locales (champ des vitesses) de l'irrigation des espaces confines. Ainsi, on a montre que la rotation affecte peu la perte de charge alors que la presence du debit axial accroit considerablement le couple echange entre le fluide et le roulement. En outre, on a mis en evidence que, lorsque les gradients de pression dus a la rotation predominent devant ceux associes a l'ecoulement axial seul, ils conduisent a une grande modification, par rapport a la situation sans rotation, de la distribution des debits partiels dans les espaces confines. Les resultats adimensionnels sont correles aux nombres sans dimension caracteristiques de l'ecoulement et extrapoles aux conditions de fonctionnement cryogeniques du roulement de reference. Ils sont en bon accord avec les previsions analytiques ou numeriques realisees par le passe.