Modelos e métodos para a simulação direta de superfícies rugosas e micro-texturizadas

Autor(es)

Hugo Marcial Checo Silva

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Carlos.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC/SB)
• Data de defesa: 2016-02-12

Membros da banca

Gustavo Carlos Buscaglia; Enzo Alberto Dari; Luis Felipe Feres Pereira; Fabrício Simeoni de Sousa; Antonio Eduardo Meirelles Tomanik

• Orientador: Gustavo Carlos Buscaglia

Resumo

O atrito em mancais hidrodinâmicos é uma fonte importante de perdas em motores de combustão ([69]). As condições extremas de carga induzem contato entre as superfícies dos mancais. Em tais condições não somente a macro-geometria do mancal é relevante, mas também são as escalas menores da superfície as que determinam o desempenho do mancal. A possibilidade de fabricar superfícies com detalhes na escala do micrometro ([57]) deixou em aberto a questão de se o atrito pode ser reduzido por meio de micro-texturas, até agora com resultados mistos. Este trabalho centra-se no desenvolvimento de métodos numéricos eficientes para resolver problemas de lubrificação na escala da rugosidade das superfícies. Devido às altas velocidades e a forma convergente-divergente dos mancais hidrodinâmicos o fluido cavita. Para tratar o fenômeno de cavitação empregamos o modelo de Elrod-Adams, um modelo conservativo que tem demonstrado em cuidadosos testes numéricos ([12]) e experimentais ([119]) ser essencial para obter resultados físicos significativos. Outro aspecto revelante do modelado é que os efeitos inerciais do mancal são considerados, o que é necessário para simular corretamente texturas em movimento. Como aplicação, os efeitos de micro-texturizar a superfície móvel do mancal foram estudados. Valores realistas são assumidos nos parâmetros físicos que definem o problema. Foram realizados extensivos estudos no regime de lubrificação hidrodinâmica. Também foram executadas simulações convergidas em malha, levando em conta a topografia real de superfícies medidas, e as hipóteses de lubrificação para superfícies rugosas foram avaliadas. (AU)

• Processo FAPESP: 11/24147-5 - Métodos computacionais avançados para simulação de contatos lubrificados
• Beneficiário: Hugo Marcial Checo Silva
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado