Academic literature on the topic 'Lubrification hydrodynamique'

Les méthodes de fabrication utilisant des procédés de mise en forme avec lubrification sont très utilisées dans le monde industriel. La simulation numérique du comportement des solides et du lubrifiant mis en jeu représente un moyen maniable et performant pour l'optimisation des paramètres de fonctionnement de ces processus. Cette étude propose la réalisation d'un logiciel de résolution par éléments finis de la lubrification plasto-hydrodynamique permettant la modélisation des procédés de mise en forme avec lubrification. Ce code de calcul repose sur le couplage de l'analyse de la lubrification hydrodynamique avec l'étude des déformations élasto-plastiques des solides. L'étude de la lubrification hydrodynamique nécessite la résolution successive des problèmes hydrodynamiques direct et inverse et deux approches complémentaires sont proposées avec une méthode de résolution directe et une méthode de résolution indirecte. L'applicabilité du couplage fluide-structure développé est démontrée avec l'étude d'un procédé de mise en forme industriel : l'étirage<br>The manufacturing methods including lubricated forming processes are widely used in industry. The numerical simulation of the solids and the lubricant behavior is a flexible and an efficient way to optimize the working parameters of these processes. The goal of this study is to develop a finite elements method in order to solve the plasto-hydrodynamic lubrication problem, allowing the forming processes modeling. This approach is based on the coupling of the hydrodynamic lubrication analysis with the elasto-plastic solid deformations study. The hydrodynamic lubrication study needs successive solutions of the direct and inverse hydrodynamic problems. Two complementary approaches are proposed: a direct and an indirect solution methods. The applicability of the fluid-structure coupling developed is illustrated with the simulation of an industrial forming process: the ironing process

Très courante sur les moteurs diesel, la suralimentation des moteurs automobiles s’étend moteurs à allumage commandé. La zone de fonctionnement à bas régime du turbocompresseur est mal connue bien qu’elle représente l’utilisation urbaine d'un véhicule. Afin de progresser sur la connaissance des performances des turbocompresseurs aux bas régimes de rotation, un banc d'essai original de turbocompresseurs a été mis au point. Equipé d’un couplemètre et d’un système magnétique de contrôle de l’effort axial, il permet de tracer le champ compresseur à bas régime et de mesurer les pertes par frottements en conditions adiabatiques. Les mesures réalisées ont permis de mettre en évidence l’influence de la vitesse de rotation, de la température et de la pression d’alimentation d’huile et de l’effort axial sur la butée. Les paliers lisses et la butée hydrodynamiques ont également été modélisés. Après avoir montré l’impossibilité d’utiliser des méthodes simples et isotherme, l’équation de Reynolds est résolue simultanément avec l’équation de l’énergie sur des géométries très simplifiées de palier et de butée. Une modélisation similaire est également réalisée avec le logiciel Fluent. Cette modélisation est améliorée pour le palier pour prendre en compte la complexité de la géométrie comprenant la gorge d’alimentation, les quatre orifices, la convection dans les films d’huile intérieur et extrérieur et la conduction dans le coussinet. Enfin une comparaison des résultats est effectuée. Les différentes méthodes de mesures donnent des résultats comparables et qui corrèlent avec les résultats de calculs.

La lubrification eX-Poro-HydroDynamique (XPHD) est un mécanisme de lubrification d’inspiration biomimétique. Il s’agit principalement d’un écoulement dans un milieu poreux, dont la phase solide représentée par des fibres, induit des forces élastiques de compression considérées comme négligeables par rapport aux forces hydrodynamiques générées à l’intérieur du milieu poreux. L’idée essentielle de la lubrification XPHD consiste en remplacement du matériau antifriction et du film de fluide mince, traditionnellement utilisé dans les solutions classiques, par une couche poreuse imbibée d’un fluide qui fournit plus grande capacité de charge. Ce type de lubrification représente une solution technologique totalement nouvelle (en rupture avec la solution classique) qui peut permettre de remplacer les lubrifiants pétroliers, de créer des systèmes tribologiques autolubrifiants et donc plus écologiques et moins coûteux. Ce travail de recherche est donc focalisé sur l’évolution des performances de la lubrification XPHD dans le cadre d’un mouvement tangentiel, adapté à l’étude de butées pour faible et moyenne vitesses de rotation. Dans ce contexte scientifique, une étude approfondie d’un matériau poreux présélectionné (mousse en polyuréthane) fut réalisée avec le but de déterminer les caractéristiques physiques et les paramètres cruciaux pour la lubrification XPHD: la porosité et la perméabilité du matériau poreux. Les modèles théorique et numérique de lubrification XPHD proposés se basent sur l’équation de Darcy-Brinkman et les hypothèses de la lubrification classique, ainsi que l’écoulement à l’intérieur du milieu poreux sont prédit avec une nouvelle forme de l’équation de Reynolds. Le banc d’essais spécialement développé permet d’étudier expérimentalement le mécanisme de lubrification XPHD pour des différents types de dislocateur en combinaison avec des liquides newtoniens et nonnewtoniens. Une description détaillée du banc d’essais et de tous les dispositifs expérimentaux utilisés ainsi que la comparaison des résultats de modélisation et des résultats expérimentaux sont présentés<br>The eX-Poro-HydroDynamic (XPHD) lubrication is a new biomimetic inspired lubrication mechanism. It consists of self-sustained fluid films generated within highly compressible porous layers imbibed with liquids, whose solid phase represented by fibers, induces compressive elastic forces considered negligible compared to the hydrodynamic forces generated inside the porous medium. The essential idea of XPHD lubrication is to replace the antifriction material and the thin fluid film, traditionally used for classical sliding motion, with a porous layer imbibed with a fluid that provides a greater load capacity. This type of lubrication represents a completely new technological solution (in rupture with the classical one) that can replace petroleum lubricants, create self-lubricating and therefore more ecological and less expensive tribological systems. This research work is focused on the evolution of XPHD lubrication performances in the context of a tangential movement, adapted to the study of thrust bearing for low and medium rotation speeds. In this scientific context, a thorough study of a preselected porous material (polyurethane foam) was carried out with the aim of determining the physical characteristics and the crucial parameters for XPHD lubrication: the porosity and the permeability of the porous material. The theoretical and numerical models of the XPHD lubrication proposed are based on the Darcy-Brinkman equation and the classical lubrication hypothesis, as well as the flow within the porous media is predicted with a new form of the Reynolds equation. The specially developed test rig is used to investigate experimentally the mechanism of the XPHD lubrication for different types of thrust bearing in combination with Newtonian and non-Newtonian liquids. A detailed description of the test rig and all used experimental devices, as well the comparison between the experimental and numerical results are presented

Revêtir une surface d’un film mince permet de lui conférer de nouvelles propriétés, comme en réduire les reflets ou améliorer sa résistance aux rayures. Une méthode pour produire ces revêtements est le dépôt par voie liquide : elle consiste à couvrir la surface avec un matériau dispersé dans un liquide puis à le sécher. Cette méthode permet de fonctionnaliser efficacement et rapidement de grandes surfaces. Bien qu'attrayante pour l’industrie verrière, la perspective d'une fonctionnalisation par voie liquide se heurte actuellement à l'apparition de défauts dans le film lors de son séchage, notamment des variations d'épaisseurs sur de grandes distances. Ces imperfections détériorent l'esthétique et les propriétés optiques de la surface. Dans cette thèse, nous apportons un éclairage sur l’apparition de ces défauts, en étudiant les écoulements générés lors du séchage de films liquides de mélanges binaires. En effet, l'évaporation du solvant peut induire des variations de composition qui génèrent en retour des gradients de tension à la surface du film qui le déstabilisent. La combinaison d'expériences modèles, de modélisations théoriques et de simulations numériques ont permis de mettre en évidence et de décrire quantitativement plusieurs régimes, qui correspondent aux différents effets limitant l’instabilité : la pesanteur, la pression de Laplace, l’homogénéisation latérale par diffusion des composées dans le film ou au contraire la stratification verticale de ces composés, causée par l’évaporation. Une étude indépendante a été menée sur la génération de trains de bulles lorsque de l’air est lentement injecté dans un bain<br>Coating processes allow functionalizing a surface to obtain new properties, as anti-glare or anti-scratch. Amongst the various methods, wet coating, the process of spreading then drying a liquid layer containing a material of interest, is particularly appealing because of its efficiency and low cost. One key hurdle, however, is the possible apparition of defects in the film during the drying process, notably, thickness variations over large areas. These imperfections degrade the aspect and the optical properties of the surface. In this Ph.D. thesis, we shed light on the apparition of these defects, by studying the flows triggered by the evaporation in liquid films of binary mixtures. Indeed, the evaporation of the solvent can induce variations of composition which generate in return gradients of tension at the film surface which destabilize it. The combination of model experiments, theoretical modeling and numerical simulations allowed us to reveal and describe quantitatively several regimes, which correspond to the factor limiting the instability: gravity, Laplace pressure, lateral homogenization by diffusion of the compounds or by their vertical stratification due to the evaporation. An independent study has been lead on the generation of bubble trains when air is slowly injected in a bath

Ce memoire est consacre a l'analyse mathematique de problemes de lubrification dans lesquels la modelisation de la cavitation intervient par l'introduction de frontieres libres decrites par une equations aux derivees partielles avec discontinuite non lineaire. Le lubrifiant est suppose piezovisqueux. La premiere partie est consacree a l'analyse mathematique et numerique d'un probleme piezovisqueux hydrodynamique en accordant une attention particuliere aux conditions d'alimentation qui sont du type neumann-dirichlet. On obtient d'abord un theoreme d'existence par une technique de regularisation et de monotonie. On demontre ensuite un resultat d'unicite avec des techniques de monotonie par rapport a un des parametres du probleme. Nous proposons ensuite une methode de semidiscretisation en temps par la methode des caracteristiques. Dans la deuxieme partie du travail on etend l'etude precedente en prenant en compte la deformation des surfaces sous l'effet de la pression hydrodynamique. On obtient un probleme de couplage fluide-structure. La deformation de la structure est supposee obeir a une loi non locale du type hertz et la pression a une loi de type exponentiel. On obtient alors avec le modele pression-saturation d'elrod-adams une nouvelle equation de reynolds non lineaire et non locale pour laquelle nous demontrons un theoreme d'existence. Des resultats numeriques completent ces etudes theoriques

En regime de fonctionnement etabli, les caracteristiques statiques (pressions, temperatures, epaisseurs de film) des paliers hydrodynamiques sont constantes. Lorsque ceux-ci sont soumis a une modification de l'une de leurs conditions de fonctionnement (vitesse de rotation, charge), un regime transitoire s'instaure, durant lequel l'ensemble des caracteristiques evoluent d'un etat initial etabli vers un etat final etabli (statique ou periodique). La duree de ce regime transitoire depend des etats initiaux et finaux ainsi que de la duree du processus d'evolution. Une comparaison a ete realisee, dans le cas d'un palier a patins oscillants soumis a une sequence d'acceleration, entre des resultats experimentaux obtenus sur le dispositif d'essai du laboratoire et une modelisation numerique deduite de la resolution des principales equations refletant les phenomenes mecaniques et thermique mis en jeu. L'etude theorique a ete poussee au cas extreme d'une rapide montee en vitesse engendrant le serrage du palier par perte du jeu d'assemblage, consecutive aux deformations thermiques et mecaniques subies par ses elements solides (arbre, patins et bague). Cette etude theorique est completee par celle d'un palier soumis a l'application soudaine d'une charge dynamique de type balourd, pouvant survenir lors de la perte accidentelle d'une ailette de turbine, en vue de montrer l'importance des phenomenes transitoires. Ces exemples illustrent bien la necessite d'une etude locale (thermique et mecanique) en vue de determiner le bon fonctionnement (ou non) du systeme soumis a une modification de ses conditions initiales de fonctionnement.

La compréhension et la modélisation d'un contact lubrifié en présence de texturation nécessitent une description physique très fine pour comprendre les analyses contradictoires et pour expliquer les résultats très différents en terme de performance présentés dans la littérature internationale. De nombreuses études théoriques et expérimentales ont montré que la texturation des surfaces pourrait améliorer les caractéristiques tribologiques des contacts. La capacité de charge, le coefficient de frottement et la résistance à l'usure sont les principales caractéristiques susceptibles d'être améliorées. La texturation de surface fait appel à de nombreux paramètres géométriques, qui peuvent agir de façon très différente selon le contact. Enfin, les phénomènes supposés expliquer l'apport de la texturation ne font pas l'unanimité dans la communauté scientifique. Ainsi, les différentes contradictions font que ce domaine de recherche est en pleine évolution. Dans ce contexte scientifique, l'objectif principal de cette thèse est de conduire, à travers une étude théorique et numérique approfondie, vers une meilleure compréhension des effets induits par la texturation dans un contact lubrifié. Les paramètres géométriques, essentiels par rapport aux phénomènes physiques générés, font l'objet d'une analyse étendue. Les éléments théoriques obtenus à travers cette étude permettront une optimisation opérationnelle de tous types de dispositifs fonctionnant dans un milieu lubrifié. Parmi ces nombreuses applications, la butée en régime hydrodynamique a été choisie afin d'illustrer la pertinence des résultats de nos recherches.

[Le comportement stationnaire des butées à patins oscillants peut-être entièrement caractérisé par 6 paramètres adimensionnés. L'élasticité des supports a pour principal effet une égalisation de la charge sur des différents patins pour les cas de mésalignements. En régime dynamique harmonique le film fluide peut-être schématisé par une ensemble de 18 coefficients de raideur et d'amortissement équivalents, on note que l'inertie des patins a un rôle négligeable et que les patins ne sont pas générateurs d'instabilités. ]

Cette thèse étudie de nouvelles approches pour contrôler le coefficient de frottement dans les contacts en lubrification elastohydrodynamique (EHL) grâce à l'utilisation de surfaces texturées. Par l'expérimentation et la simulation numérique, les phénomènes gouvernants le frottement en EHL sont tout d'abord identifiés, puis l'effet de différentes surfaces texturées (cavités, rainures, ripples) sur le coefficient de frottement est mis en évidence. Les résultats indiquent que le coefficient de frottement peut être contrôlé par l'ajustement adéquat de la géométrie des textures<br>This thesis focuses on finding new ways to control the friction coefficient in elastohydrodynamically lubricated (EHL) contacts through the use of surface textures. Experiments and numerical simulations are employed to first identify the governing phenomena responsible for friction in EHL and then to assess the effect of different surface textures (dimples, grooves and ripples) on the friction coefficient. The findings indicate that the coefficient can be controlled by carefully adjusting the texture geometry