Computational and experimental evaluation of performance of thrust bearings operating under TEHD regime

Χαλκιόπουλος, Μιχαήλ; Chalkiopoulos, Michail

dc.contributor.author	Χαλκιόπουλος, Μιχαήλ
dc.contributor.author	Chalkiopoulos, Michail
dc.date.accessioned	2019-12-03T10:26:06Z
dc.date.available	2019-12-03T10:26:06Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/49527
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.17225
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Ωστικά έδρανα	el
dc.subject	Υδροδυναμική λίπανση	el
dc.subject	Τεχνητή επιφανειακή τραχύτητα	el
dc.subject	Βελτιστοποιήση επιφανειακής τραχύτητας	el
dc.subject	Θερμοελαστουδροδυναμική μοντελοποιήση	el
dc.subject	Thrust bearings	en
dc.subject	Hydrodynamic lubrication	el
dc.subject	Surface texturing	el
dc.subject	Optimisation of surface texturing	el
dc.subject	TEHD CFD evaluation	el
dc.title	Computational and experimental evaluation of performance of thrust bearings operating under TEHD regime	en
dc.title	Υπολογιστική και πειραματική αξιολόγηση επίδοσης ωστικών εδράνων ολίσθηση τα οποία λειτουργούν στην θερμοελαστουδροδυναμική περιοχή	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Marine Engineering	en
heal.classification	Ναυτική Μηχανολογία	el
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2019-09-30
heal.abstract	In the present thesis, a computation fluid dynamics study on hydrodynamic lubricated thrust bearings is presented. Two performance optimisation problems have been set up and solved, aiming at evaluating the optimal texture geometry parameters of a sector pad thrust bearing with surface texturing, one with circumferential grooves and one with rectangular dimples, in order to maximise the load carrying capacity and minimise the friction torque. The optimisation problems have been setup and solved using a multi-objective optimisation procedure based on genetic algorithms (GA). Bearing response calculations have been performed with a thermo-hydrodynamic (THD) modelling approach. The resulting optimal geometrical configuration of the rectangular dimples has been evaluated with the utilisation of a thermo-elasto-hydrodynamic (TEHD) model, in order to quantify the effects of thermal and mechanical deformations on the tribological characteristics of the textured bearing. After the TEHD evaluation, an optimal design has been selected, and a sensitivity analysis has been performed, varying the independent geometric parameters around the optimal values, in order to identify their proximity to the global optimum. Furthermore, a tapered land and a textured open pocket bearing were evaluated with the more advanced TEHD modelling method, highlighting the importance of modelling the thermal and mechanical deformation during the design of thrust bearings, operating from medium to high temperatures. Finally, an experimental set up for the calculation of the tribological properties of thrust bearings is demonstrated, along with the manufacturing process of a parallel and an open pocket bearing.	en
heal.abstract	Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την μελέτη συμπεριφοράς ωστικών εδράνων ολίσθησης με τη μέθοδο της υπολογιστικής ρευστομηχανικής. Δύο προβλήματα βελτιστοποίησης τέθηκαν και επιλύθηκαν, με στόχο την βελτιστοποίηση των γεωμετρικών παραμέτρων τεχνητής τραχύτητας στην επιφάνεια του εδράνου, ένα με περιφερειακές αυλακώσεις και ένα με τετράγωνες κοιλότητες, με στόχο την μεγιστοποίηση ικανότητας παραλαβής φορτίου και την ελαχιστοποίηση της ροπής τριβής. Τα παραπάνω προβλήματα επιλύθηκαν με χρήση πολύ-κριτηριακής βελτιστοποίησης βασισμένη στους γενετικούς αλγόριθμους. Οι υπολογισμοί απόκρισης του εδράνου πραγματοποιήθηκαν με χρήση θερμό-υδροδυναμικού μοντέλου. Η τελική βέλτιστη γεωμετρία με τετράγωνες κοιλότητες, αξιολογήθηκε με χρήση θέρμο-έλαστο-υδροδυναμικού μοντέλου, με στόχο την ποσοτικοποίηση της επίδρασης των θερμικών και μηχανικών παραμορφώσεων στα τριβολογικά χαρακτηρίστηκα του εδράνου με τεχνητή τραχύτητα. Μετά την αξιολόγηση του θέρμο-έλαστο-υδροδυναμικού μοντέλου, μία βέλτιστή γεωμετρία επιλέχθηκε, για ανάλυση ευαισθησίας των γεωμετρικών παραμέτρων κοντά στις βέλτιστες, προκειμένου να επιβεβαιωθεί η εγγύτητά τους προς το ολικό βέλτιστο. Επιπρόσθετα, ένα έδρανο με επιφάνεια κεκλιμένη στην περιοχή της αναρρόφησης του λιπαντικού ελαίου, και παράλληλη στην περιοχή της κατάθλιψης του λιπαντικού ελαίου (επικλινή έδρανο) και ένα έδρανο με ανοικτή κοιλότητα στην επιφάνεια αξιολογήθηκαν με το πιο σύνθετο θέρμο-έλαστο-υδροδυναμικό μοντέλο, υποδεικνύοντας την σημαντικότητα της μοντελοποίησης των θερμικών και μηχανικών παραμορφώσεων, κατά τη διάρκεια σχεδίασης ωστικών εδράνων, που λειτουργούν από μεσαίες έως υψηλές θερμοκρασίες. Τέλος, παρουσιάζεται μία πειραματική διάταξη, που στοχεύει στον υπολογισμό των τριβολογικών ιδιοτήτων ωστικών εδράνων ολίσθησης, καθώς και η διαδικασία κατασκευής ενός παράλληλου εδράνου και ενός με ανοικτή επιφανειακή κοιλότητα.	el
heal.advisorName	Papadopoulos, Christos
heal.advisorName	Παπαδόπουλος, Χρήστος
heal.committeeMemberName	Παπαλάμπρου, Γεώργιος
heal.committeeMemberName	Papalamprou, George
heal.committeeMemberName	Καϊκτσής, Λάμπρος
heal.committeeMemberName	Kaiktsis, Lambros
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Ναυτικής Μηχανολογίας. Εργαστήριο Ναυτικής Μηχανολογίας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	95 σ.
heal.fullTextAvailability	false