KFUPM ePrints

Finite element modeling and analysis of rotor-bearing systems

Rabayah, Akram Awni Mohammed Hamad (2002) Finite element modeling and analysis of rotor-bearing systems. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]
Preview
PDF
5Mb

Arabic Abstract

في هذه الدراسة تم تطوير نموذج عنصر محدود ديناميكي باستخدام نظرية عتبة تيمشنكو والتي تأخذ في الحسبان قوة القطع والعزم الدوراني . كل من عناصر المحور يتضمن خاصية عدم الاتزان والتأثيرات الجيروسكوبيه بالإضافة إلى خاصية الانخماد للمادة المستخدمة . أما نظام الحوامل المشحمة هيدروليكيا فقد طور النموذج باستخدام معادلة رينولد كمحل لحامل مُشحم له ضغط موائع في نصف المجال فقط . هذا الحال لاستخراج خواص الإخماد والسوة للحامل المشحم اعتمد على معادلة سومر فلد لتخمين خاصية عدم مقابلة المراكز الاستاتيكيه . كما تم حل أيضاً معادلة رينولد لحالة التحميل الديناميكي والذي كشف لنا كيفية ترابط معادلات منتصف المحور والحوامل المشحمة وأخيراً تم حل كامل نظام المعادلات للحامل المعادلات المشحم باستخدام حل السلسلة المحددة داخل إطار دوار الأبعاد يدور بسرعة المائع المحيطية . بهذا الحل الدراسة آخذت أيضاً خواص عزم المائع المستخدم في الحوامل المتشحمه وعدم مقابلة المراكز في الحالة الديناميكية . استنتجت الدراسة أن اهتزاز وتحرك الحوامل المشحمة لها معدل اضمحلال تنازلي بطيء وظهور تأثير عالي لعدم اتزان أقراص المحور عندما يتم أخذ خواص عزم المائع وعدم مقابلة المراكز في الحسبان .

English Abstract

In this study, a finite element dynamic model of rotor-disk-bearing system was developed using Timoshenko bean theory to incorporate shear deformation and rotary inertia. Each shaft element includes unbalance and gyroscopic effects as well as structural damping. The hydrodynamic bearing system was modeled, damping and stiffness parameters were obtained, using standard Reynolds equation solution for short bearing with half film pressure profile and Sommerfeld static eccentricity. The Reynolds equation was then solved for the case of dynamic loading for which a closed loop interaction between the shaft center position and bearing equations was derived. Lastly, the whole bearing system of equations was solved using finite series solution in rotating coordinate system that rotates at fluid circumferential velocity. With this solution the study included the effects of fluid inertia as well as dynamic eccentricity or shaft position. The study showed that bearing displacements have much slower decay rate and clearer effect of disk unbalance when dynamic eccentricity and fluid inertia are included in the closed loop rotor-bearing system.



Item Type:Thesis (Masters)
Date:October 2002
Date Type:Completion
Subjects:Mechanical
Divisions:College Of Engineering Sciences > Mechanical Engineering Dept
Creators:Rabayah, Akram Awni Mohammed Hamad
Committee Advisor:Al-Bedoor, Bassem
Committee Members:Yilbas, Bekir S. and Sunar, Mehemt and Khulief, Yehia A. and Al-Kaabi, Abdul-Aziz U.
ID Code:10278
Deposited By:KFUPM ePrints Admin
Deposited On:22 Jun 2008 17:00
Last Modified:26 Apr 2011 08:07

Repository Staff Only: item control page