Étude paramétrique des joints d'étanchéite à faces radiales au cours de démarrages, en utilisant un modèle TEHD 1-D

Abstract

Le fonctionnement optimal des joints d'étanchéité à faces radiales impose que les faces de frottement soient séparées par un film lubrifiant pour éviter l'usure, mais celui-ci doit être aussi mince que possible pour limiter la fuite. Ce compromis nécessite l'équilibrage précis des forces exercées sur l'anneau flottant du joint. Cet équilibre est principalement contrôlé par la déformation thermo-élastique des faces qui est de l'ordre de grandeur de l'épaisseur du film lubrifiant (quelques micromètres). Il est donc important de modéliser le comportement thermoélastohydrodynamique (TEHD) du joint en particulier pendant les périodes transitoires durant laquelle des instabilités peuvent survenir. Le modèle étudié comporte deux anneaux alignés ayant un degré de liberté axial. Les faces sont très légèrement coniques. La température dans les anneaux ne varie que dans la direction axiale. La vitesse de rotation du rotor suit une loi de démarrage exponentielle. La vitesse et la pression dans le film lubrifiant sont obtenues par la résolution analytique de l'équation de Reynolds. Le champ de température unidimensionnel dans les anneaux est déterminé par l'équation de la chaleur. Cette équation est résolue numériquement, par différences finies, au moyen d'une méthode implicite d'intégration. La déformée des faces est établie analytiquement en fonction de la variation axiale de la température dans les anneaux. À chaque pas de temps l'équation de l'équilibre axial permet de déterminer la distance des centres des faces. Les résultats d'une étude paramétrique sont ensuite présentés.