Υπολογιστική μελέτη φαινομένων σπηλαίωσης σε έδρανα υδροδυναμικής λίπανσης

Μηζύθρας, Παναγιώτης; Mizythras, Panagiotis

dc.contributor.author	Μηζύθρας, Παναγιώτης	el
dc.contributor.author	Mizythras, Panagiotis	en
dc.date.accessioned	2015-11-06T09:41:45Z
dc.date.available	2015-11-06T09:41:45Z
dc.date.issued	2015-11-06
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/41549
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.4519
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Ναυτική και Θαλάσσια Τεχνολογία και Επιστήμη”	en
dc.rights	Default License
dc.subject	Ακτινικό έδρανο	el
dc.subject	Σπηλαίωση	el
dc.subject	Υπολογιστική προσομοίωση	el
dc.subject	Υδροδυναμική Λίπανση	el
dc.subject	Ιδιότητες λιπαντικού	el
dc.subject	Journal bearing	en
dc.subject	Cavitation	en
dc.subject	Computational study	en
dc.subject	Hydrodynamic lubrication	en
dc.subject	Lubricant properties	en
dc.title	Υπολογιστική μελέτη φαινομένων σπηλαίωσης σε έδρανα υδροδυναμικής λίπανσης	el
dc.contributor.department	Ναυτική και Θαλάσσια Τεχνολογία και Επιστήμη	el
heal.type	masterThesis
heal.secondaryTitle	Computational Study of Cavitation in Hydrodynamic Journal Bearings	en
heal.classification	Tribology	en
heal.classification	Cavitation	en
heal.classificationURI	http://skos.um.es/unesco6/221130
heal.classificationURI	http://id.loc.gov/authorities/subjects/sh85021547
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2015-07-29
heal.abstract	Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιήθηκε στο πλαίσιο του Μεταπτυχιακού Προγράμματος Ειδίκευσης «Ναυτική και Θαλάσσια Τεχνολογία και Επιστήμη» του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου. Στην εργασία μελετάται το φαινόμενο της σπηλαίωσης σε αντιπροσωπευτικό ακτινικό έδρανο υδροδυναμικής λίπανσης που χρησιμοποιείται για την παραλαβή των φορτίων από τον άξονα πλοίου. Η μελέτη πραγματοποιήθηκε με χρήση του λογισμικού Υπολογιστικής Ρευστοδυναμικής ANSYS-CFX. Αρχικά, γίνεται παρουσίαση του θεωρητικού υπόβαθρου των ιδιοτήτων των λιπαντικών και των βασικών αρχών λειτουργίας των ακτινικών εδράνων υδροδυναμικής λίπανσης. Επιπλέον, αναλύεται το φυσικό φαινόμενο της σπηλαίωσης, δίνοντας λεπτομέρειες αναφορικά με τον σχηματισμό, την ανάπτυξη και την πιθανή κατάρρευση των φυσαλίδων ατμοποιημένου λιπαντικού, καθώς και για τις επιπτώσεις της διάλυσης αέρα μέσα στην υγρή φάση του λιπαντικού. Στο πλαίσιο της μελέτης, έγινε μοντελοποίηση του προβλήματος, ορίζοντας τις τιμές των γεωμετρικών μεγεθών και τις οριακές συνθήκες που πλησιάζουν κατά το δυνατόν αυτές των ακτινικών εδράνων που χρησιμοποιούνται σε πραγματικές εφαρμογές πλοίων. Για την πληρέστερη δυνατή προσέγγιση του προβλήματος, έγινε μελέτη για διάφορες τιμές των γεωμετρικών παραμέτρων με χρήση των εξισώσεων Navier-Stokes, και αξιολόγηση των αποτελεσμάτων με σύγκριση με τα αποτελέσματα του αλγορίθμου Elrod, κάνοντας χρήση λογισμικού που αναπτύχθηκε στον Τομέα Ναυτικής Μηχανολογίας της Σχολής Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών Ε.Μ.Π. Τα αποτελέσματα της σύγκλισης ήταν ιδιαίτερα ικανοποιητικά, αποδεικνύοντας ότι ο αλγόριθμος Elrod είναι κατάλληλος για την περιγραφή του φαινομένου της σπηλαίωσης σε ακτινικά έδρανα υδροδυναμικής λίπανσης. Επίσης, μελετήθηκε η επίπτωση της διείσδυσης του περιβάλλοντος αέρα στη λειτουργία του εδράνου και στο φαινόμενο της σπηλαίωσης. Εν προκειμένω, η μελέτη περιλαμβάνει τη μοντελοποίηση για διάφορα σχήματα και μεγέθη οπών εισαγωγής του λιπαντικού, για διάφορες πιέσεις εισαγωγής, καθώς και για διάφορες γωνίες απευθυγράμμισης του άξονα συμμετρίας του εδράνου ως προς τον άξονα του πλοίου. Από τα αποτελέσματα προκύπτει ότι οι παραπάνω παράμετροι επηρεάζουν σημαντικά τη διείσδυση του αέρα μέσα στον όγκο του λιπαντικού ελαίου, μεταβάλλοντας τις περιοχές όπου εμφανίζεται η σπηλαίωση λόγω εξάτμισης του λιπαντικού. Τέλος, πραγματοποιήθηκε θερμο-υδροδυναμική ανάλυση της λειτουργίας του εδράνου, με στόχο την ποσοτικοποίηση της επίδρασης της θέρμανσης του λιπαντικού λόγω τριβών. Διαπιστώθηκε ότι η εν λόγω θέρμανση του λιπαντικού επηρεάζει τη θερμοκρασιακή κατανομή, ιδιαίτερα στην περιοχή της σπηλαίωσης, και τροποποιεί την κατανομή της πίεσης στο έδρανο.	el
heal.abstract	This thesis was carried out in the frame of the Postgraduate Program "Marine Technology and Science" of the National Technical University of Athens. It examines the phenomenon of cavitation in a representative hydrodynamic journal bearing used to support a marine vessel’s shaft. The present computational study has utilized the Computational Fluid Dynamics code ANSYS-CFX. First, the theoretical background regarding lubricant properties and operation of journal bearings is briefly presented. Further, the physical phenomenon of cavitation is analysed, with details regarding the formation, development and collapse of vapour bubbles and the entrainment of air in the lubricant liquid phase. In the frame of the present study, modelling of the bearing operation has been performed for various values of the geometry parameters and for boundary conditions representative of those of actual journal bearings used in marine applications. Simulations have been performed for a wide range of operational parameters using the Navier-Stokes equations, and validated against results based on the Elrod algorithm, utilizing software tools developed at the Division of Marine Engineering of the Department of Naval Architecture and Marine Engineering. The results have demonstrated a satisfactory agreement between the two approaches, illustrating that the Elrod algorithm is appropriate to model the phenomenon of cavitation in journal bearings. Further, the entrainment of the surrounding air was studied for different geometrical and operational parameters, investigating the effect of air as a third fluid on bearing performance. The investigation has included various shapes and sizes of the inlet oil groove, different values of oil inlet pressure, as well as different values of the misalignment angle between the shaft and the bearing shell. The results have demonstrated that modification of these parameters affects the air entrainment and the cavitation region. Finally, a thermo-hydrodynamic study was performed in order to quantify the effects of oil heating due to friction losses. It was found that oil heating affects the oil temperature distribution, especially in the cavitation region, and modifies the bearing pressure distribution.	en
heal.sponsor	I.K.Y.	el
heal.advisorName	Καϊκτσής, Λάμπρος	el
heal.committeeMemberName	Παπαδόπουλος, Χρήστος	el
heal.committeeMemberName	Φραγκόπουλος, Χρίστος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	186 σ.	en
heal.fullTextAvailability	true