Simulación Numérica del problema de cavitación en cilindros rotativos

Resumen

En el presente trabajo se propone un modelo matemático alternativo para la simulación numérica de las cargas radiales a las que puede someterse un cojinete frente a un eje en forma de cilindro rotativo y un fluido lubricante que se desplaza por su interior, en la finalidad que no ocurra un contacto entre ambos componentes sólidos, de lo contrario se producirá otro fenómeno por defecto de la diferencia de presiones denominado cavitación.  El desplazamiento del fluido en el interior del sistema eje-cojinete conduce a un problema de contorno asociado a un sistema de Ecuaciones Diferenciales Parciales, el cual mediante su formulación variacional, genera una ecuación variacional del tipo Reynolds  para un régimen estacionario, el cual buscamos resolverlo, para llevar a la simulación numérica del fluido deslizante en el sistema rotativo eje-cojinete, de este modo ver como se comporta. Para ello asumimos que el fluido deslizante es un flujo incompresible e isoviscoso, considerando dos grados de libertad en su desplazamiento con el eje de rotación. Supongamos que el sistema se encuentra sometido a ciertas cargas radiales, para la evaluación del problema, una variable influyente es la presión, la cual queda expresada en términos de la inecuación variacional. Para obtener las isolíneas de presión del fluido se realiza la resolución numérica de las inecuaciones variacionales discretas y cuya existencia de solución depende del comportamiento del parámetro variable excentricidad. En su aproximación aplicamos el método de elementos finitos conformes. En los resultados computacionales se observa que para una determiada excentricidad, la variación de las isolìneas de presión en la superficie no dependen de las dimensiones del cilindro, es decir, que al aumentar o disminuir las dimensiones del mismo, la presión muestra el mismo comportamiento de distribución del fluido, mientras que al variar la excentricidad, cambia el mapa espectral de la presión. De ello se puede concluir que en el comportamiento del sistema eje-cojinete del modelo matemático estudiado, la excentricidad es un parámetro influyente en la variación de la presión.