SIMULATION DU ROTOR 700MM

L’objectif de la simulation avec le rotor 700mm est de mettre en évidence le déclenchement de l’effet Morton instable. Deux balourds mécaniques, 120 g∙mm et 140 g∙mm ont été utilisés pour réaliser cette simulation.9 Ces balourds sont positionnés à l’extrémité NDE au niveau du disque de 10.4 kg en porte à faux. Un maillage de 24x6 à l’interface lubrifiant-rotor a servi pour déterminer le champ de température du rotor. Le modèle de rotor à 𝑛 degrés de liberté est utilisé pour déterminer les vibrations synchrones. Le balourd thermique est modélisé par le défaut de la fibre neutre.

La simulation est effectuée à 7500 tr/min juste avant la vitesse critique du premier mode de flexion pour maximiser la sensibilité des vibrations synchrones au balourd. Les températures initiales sont fixées à 50°C. Les amplitudes et les phases des vibrations synchrones au milieu du palier

109 hydrodynamique et le champ de température à la surface du rotor sont enregistrés pendant les simulations. Les résultats sont illustrés Figure 4.4-1 et Figure 4.4-7. Les résultats expérimentaux ne sont pas encore disponibles.

Les amplitudes et les phases synchrones sont illustrées sur la Figure 4.4-1 et sur la Figure 4.4-2. Les amplitudes obtenues avec le balourd de 120 g∙mm sont plus petites que celles obtenues avec 140g∙mm. Elles augmentent à cause du balourd thermique généré et de la modification de la raideur du palier due à l’échauffement du lubrifiant. Toutefois, les amplitudes obtenues avec le balourd de 120 g∙mm ont la tendance de se stabiliser tandis les résultats obtenus avec le balourd de 140 g∙mm des amplitudes qui augmentent de plus en plus. De plus, l’augmentation a lieu dans un intervalle relativement court, de 50 s. Ceci montre qu’un effet Morton instable est déclenché pour le balourd de 140 g∙mm.

Le diagramme en coordonnées polaires représenté sur la Figure 4.4-3 confirme cette conclusion. Le vecteur de vibrations synchrones dans le palier pour le balourd de 120 g∙mm tourne dans le sens contraire de la vitesse de rotation pour ensuite se stabiliser, tout comme le vecteur de vibration calculé pour le rotor court de 430 mm et représenté sur la Figure 4.3-12. Le vecteur obtenu pour le balourd de 140 g∙mm tourne au début aussi dans le sens contraire de la vitesse de rotation mais il change ensuite de direction sur la partie finale du calcul. Ce changement de phase est corrélé avec une augmentation de l’amplitude.

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Figure 4.4-2 : Phases des vibrations synchrones au niveau du palier

Figure 4.4-3 : Diagramme polaire des vibrations synchrones pour le rotor long de 700mm

L’évolution des températures est présentée sur les Figure 4.4-4 et Figure 4.4-6. La température moyenne à la surface du rotor obtenue avec le balourd 120g.mm a une variation asymptotique stable tandis que celle obtenue avec le balourd de 140 g∙mm augmente de manière rapide. Les courbes de la différence de température à la surface du rotor, Δ𝑇, présentées sur la Figure 4.4-5 ont la même allure que celles des amplitudes des vibrations synchrones (Figure 4.4-1) : pour le balourd de 120 g.mm la différence de température tend vers 10 °C alors que pour le balourd de 140 g.mm Δ𝑇 diverge et confirme le déclenchement de l’effet Morton instable.

111 Figure 4.4-4 : Température moyenne à la surface du rotor dans le palier

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Figure 4.4-6 : Phase du point chaud dans la direction circonférentielle du rotor

Figure 4.4-7 : Déphasage du point chaud par rapport au point haut

La Figure 4.4-6 présente la phase du point chaud dans le plan médian du palier. Les résultats obtenus pour le balourd de 140 g∙mm montrent un comportement particulier qui est corrélé avec la modification de phase de la vibration synchrone.

La Figure 4.4-7 présente le déphasage entre point chaud et le point haut. La valeur du déphasage est toujours comprise entre 0 et 60 degrés mais encore une fois, les résultats obtenus avec le balourd de 140 g∙mm montrent un comportement particulier.

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4.5 CONCLUSION

Ce chapitre a présenté la stratégie de couplage entre les différentes modèles physiques et numériques pour aboutir à la simulation non-linéaire de l’effet Morton. Les simulations numériques de l’effet Morton en régime transitoire ont été comparées avec les résultats expérimentaux obtenus pour un rotor court de 430mm de longueur. La bonne cohérence des résultats obtenus pour les vibrations synchrones et pour les températures à l’interface rotor/lubrifiant valide les modèles numériques. Cette validation conforte l’utilisation de ces outils numériques pour l’analyse de la stabilité de l’effet Morton présentée au chapitre 5. Toutefois, le rotor de 430mm ne montre qu’un effet Morton stable. Une deuxième configuration avec un rotor long de 700mm de longueur et plus lourd a été proposée pour simuler l’effet Morton instable. Les résultats numériques obtenus avec un balourd de 140 g∙mm ont réussi à simuler le déclenchement de l’effet Morton instable. Ce résultat est retrouvé avec l’analyse de stabilité de l’effet Morton qui sera présentée dans le chapitre suivant.

En outre, les premiers résultats expérimentaux pour le rotor long de 700 mm ont été obtenus récemment et présenté dans [8]. Ces premiers résultats ont réussi à montrer expérimentalement le déclenchement de l’effet Morton instable. Ceux-ci ont non seulement confirmé la participation de la différence de température du rotor, mais également mis en évidence l’importance du scénario de démarrage pour l’effet Morton instable. Des résultats similaires ont été obtenus pour les effets de grippage dans les paliers cylindriques et les paliers à patins oscillants et sont rapportés dans [56]-[59]. Ces références montrent que différents scénarios de démarrage conduisent à des résultats différents et même à des grippages catastrophiques des paliers. Cette remarque ouvre des futures pistes d’investigation de l’effet Morton. Cependant, par manque de temps, une confrontation précise entre les résultats numériques et les résultats expérimentaux sur le rotor long de 700 mm n’a pas été présentée dans cette thèse. L’investigation approfondie de l’effet Morton pour le rotor de 700 mm est une activité qui sera menée dans l’avenir proche.

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CHAPITRE 5 :