Refrigerant-lubricated gas foil bearings : A thermo-hydrodynamic study (application to rigid bearings)

par Mathieu Garcia

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Benyebka Bou-Saïd.

Le président du jury était David Dureisseix.

Le jury était composé de Benyebka Bou-Saïd, David Dureisseix, Noël Brunetière, Minel J. Braun, Franck Nicoud, Grégory Grau.

Les rapporteurs étaient Noël Brunetière, Minel J. Braun.

  • Titre traduit

    Lubrification par gaz réfrigérant des paliers à feuilles : Une étude thermo-hydrodynamique (application aux paliers à feuilles rigides)


  • Résumé

    Des études internes à Liebherr-Aerospace France, concernant la conception de nouveaux compresseurs lubrifiés par gaz réfrigérant, ont montré que dans des conditions de fonctionnement spécifiques, un mélange de vapeur et de liquide apparaît au sein du compresseur, au lieu d'une phase vapeur seule. De ce fait, le comportement des paliers à feuilles lubrifiés au gaz réfrigérant est étudié, y compris la possibilité d'un écoulement diphasique du lubrifiant. L'étude porte sur le comportement du lubrifiant uniquement, dans des conditions de fonctionnement qui sont celles des paliers à feuilles. L'approche Thermo-Hydrodynamique décrit les caractéristiques du lubrifiant telles que la pression, la densité, la viscosité et la température. Dans ce modèle, une équation de Reynolds généralisée pour écoulement turbulent, une équation d'état non-linéaire pour écoulement diphasique et une équation de l'énergie tridimensionnelle pour film-mince et écoulement turbulent sont utilisées. Les paramètres globaux du palier sont calculés en régime permanent.


  • Résumé

    Internal experiments at Liebherr-Aerospace FRANCE on new refrigerant-lubricated compressor designs have shown that under specific operating conditions, a mixture of vapor and liquid appears in the compressor, instead of a single-phase vapor flow. Therefore, refrigerant-lubricated foil bearings behavior is studied, including the likelihood of two-phase flow in the lubricant. We focus on the lubricant behavior only, in the operating conditions of foil bearings. The Thermo-Hydrodynamic approach describes lubricant characteristics such as pressure, density, viscosity, and temperature. It involves the use of a generalized Reynolds equation for turbulent flow, a nonlinear cubic equation of state for two-phase flow and a 3D turbulent thin-film energy equation. Journal bearing global parameters are calculated for steady-state conditions.


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