Simulación acoplada fluido-sólido en la gestión térmica de rodamientos de lámina de gas hidrodinámico con un flujo axial de enfriamiento

El enfriamiento por flujo axial es una solución realista para la gestión térmica en los rodamientos de lámina de gas hidrodinámicos que operan a velocidad de rotación ultra alta y con un clearance de rodamiento mini. Para ilustrar los efectos del enfriamiento por flujo axial dentro del modo de transferencia de calor acoplado fluido-sólido sobre los comportamientos aerodinámicos y térmicos del cojinete de lámina de gas hidrodinámico, se realiza en el presente estudio una simulación numérica acoplada fluido-sólido tridimensional en estado estacionario, asumiendo que el cojinete trabaja en condiciones de estado estacionario con un ratio de excentricidad fijo de 0.9. Los resultados muestran que el flujo circunferencial inducido por cizallamiento es significativamente dominante en la capa de película de aire hidrodinámico. En ambos bordes de la sección del rodamiento de lámina, el flujo de succión local dentro del clearance del rodamiento y el flujo de escape local fuera del clearance del rodamiento ocurren simultáneamente en diferentes posiciones circunferenciales. El aumento de la tasa de flujo másico de enfriamiento por flujo axial juega un papel efectivo en la mejora de la capacidad de enfriamiento. Sin embargo, debe destacarse que la presión del aire de sangrado se provoca en una relación casi cuadrática junto con el aumento de la tasa de flujo másico de enfriamiento por flujo axial. Debido a la naturaleza no uniforme de la generación de calor por cizallamiento viscoso dentro del rodamiento de lámina de gas hidrodinámico con una gran excentricidad, la temperatura en el eje y las superficies de la lámina superior presenta una distribución no uniforme. La temperatura máxima generalmente tiene una diferencia de 20 K a 30 K con respecto a la temperatura media.