اثر ارتعاشات ژورنال بر روي پروفيل فشار هيدروديناميك در يك ژورنال بيرينگ ساده

The effect of journal vibration on the hydrodynamic pressure profile in a plain journal bearing

در بسياري از موارد ارتعاشات ژورنال در جهت شعاعي در ياتاقان ژورنال ماشين هاي دوار مختلف مشاهده شده است. هدف از انجام اين تحقيق بررسي تأثير نوسانات اجباري ژورنال در يك ياتاقان ژورنال ساده بر پروفيل فشار هيدروديناميك است. جهت انجام شبيه سازي ها از نرم‌افزار تجاري انسيس فلوئنت استفاده گرديد. هندسه مسئله دو بعدي بوده و به كمك نرم‌افزار گمبيت شبكه مناسب توليد گرديد. سيال مورد مطالعه نيوتني و آرام بوده و از انتقال حرارت صرف نظر شده است. علاوه بر اين فرض شد كه در تمام شرايط هيچگونه تغيير فازي رخ نمي دهد. براي شبيه سازي نوسانات ژورنال يك تابع كاربري به زبان سي نوشته شد. مسئله براي سه نسبت فركانس نوسان بدون بعد ژورنال (0.001، 0.1 و 1) و دو نسبت خروج از مركزيت (0.54 و 0.8) حل گرديد. نتايج نشان داد كه پروفيل فشار هيدروديناميك كاملاً وابسته به فركانس نوسانات ژورنال است. همچنين مشخص گرديد كه در فركانس هاي نوساني بسيار كوچك تغييرات فشار هيدروديناميك كم است به‌گونه‌اي كه مي توان فشار را مستقل از نوسانات ژورنال دانست. در حالي كه با افزايش فركانس نوساني ژورنال توزيع فشار كاملاً تحت تأثير قرار مي‌گيرد و در نتيجه پروفيل فشار هيدروديناميك ياتاقان ژورنال كاملاً متفاوت مي شود. اين اثرات با افزايش نسبت فركانس نوساني بدون بعد به خصوص هنگامي كه برابر يك مي شود، شديدتر مي گردند.

In many cases, journal vibrations in the radial direction have been observed in the various rotating machinery using journal bearing. In this investigation the effects of forced oscillation of a journal on the hydrodynamic pressure profile of a two dimensional plain journal bearing are evaluated. Gambit and ANSYS Fluent software are used to produce mesh and simulate the flow field respectively. Fluid is Newtonian and viscosity is constant. Also, flow is laminar, isothermal, and heat transfer is neglected. It is assumed that there is no phase change and cavitation does not exist. A user defined function is written in C language and compiled by Fluent to apply the oscillation motion to the journal. Results are obtained for three nondimensional vibration frequencies of journal (0.001, 0.1 and 1), and two eccentricity ratios (0.54 and 0.8). Results show that the hydrodynamic pressure profile is significantly dependent on the oscillation frequency of journal. It can be observed that the pressure distribution variations are independent of frequency when oscillation frequency is low. However, the pressure distribution is considerably affected by increasing oscillation frequency which leads to appearing different hydrodynamic pressure distribution. These influences become more and more intense by rising nondimensional vibration frequency ratios specially when it is 1.