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Título: Simulação numérica de graxa em vedantes labirinto
Título(s) alternativo(s): Numerical simulation of grease inside labyrinth seals
Autor(es): Frose, Luciano Rafael
Orientador(es): Negrão, Cezar Otaviano Ribeiro
Palavras-chave: Lubrificação e lubrificantes
Fluidos não-newtonianos
Métodos de simulação
Escoamento
Viscosidade
Engenharia mecânica
Non-Newtonian fluids
Non-Newtonian fluids
Simulation methods
Runoff
Viscosity
Mechanical engineering
Data do documento: 30-Nov-2017
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Referência: FROSE, Luciano Rafael. Simulação numérica de graxa em vedantes labirinto. 2017. 106 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2017.
Resumo: A problemática de contaminação de mancais por detritos do ambiente externo e explorada através da simulação numérica em vedantes labirinto. O presente trabalho utiliza o software comercial FLUENT 16.0 de volumes finitos para analise do escoamento de graxa nos selos. O fluido e modelado como Herschel-Bulkley e implementado no software através de uma User Defined Function (UDF) embasada no modelo de Papanastasiou. O funcionamento de selos e abordado e durante as simulações são exploradas as variáveis responsáveis por influenciar no comportamento do escoamento. Faz-se a validação da aplicação numérica do modelo reológico com a solução analítica do escoamento entre placas planas e paralelas. Através de três estudos de caso onde a variação da montagem de selos radiais e axiais, a variação da graxa e da rotação concluiu-se que selos radiais são mais eficientes no viés de menores perdas por atrito viscoso e estanqueidade contra contaminantes. A variação da graxa possibilitou visualizar que maiores valores de tensão limite de escoamento favorecem a expansão de regiões não cisalhadas, assim como graxas com menores valores de n reduzem perdas por momento viscoso devido redução de perdas por atrito. O estudo do efeito da velocidade de rotação sobre as propriedades do vedante labirinto possibilitou constatar o aumento da vazão mássica de graxa devido redução da viscosidade efetiva que por sua vez eleva o momento viscoso do labirinto.
Abstract: The problem of contamination of bearings by debris from the external environment is explored through numerical simulation in labyrinth seals. The present work uses the commercial software FLUENT 16.0 of finite volumes for analysis of the flow of grease in the seals. The fluid is modeled as Herschel-Bulkley and implemented in the software through a User Defined Function (UDF) based on the Papanastasiou model. The operation of seals is approached and during the simulations the variables responsible for influencing the flow behavior are explored. The numerical application of the rheological model is validated with the analytical solution of the flow between flat and parallel plates. Through three case studies where the variation of radial and axial seals, grease variation and rotation are evaluated, it was concluded that radial seals are more efficient in the bias of less viscous friction losses and watertightness against contaminants. The variation of the grease allowed to visualize larger values of τy favor the expansion of non-shear regions. As well as greases with lower values of n reduce viscous moment losses due to reduction of frictional losses. The study of the effect of the rotation speed on the properties of the labyrinth seal made it possible to verify the increase of the grease mass flow due to the reduction of the effective viscosity, which in turn increases the viscous moment of the labyrinth.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/9635
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