Water-lubricated bearings are expected to be widely used because of convenience, green,safe and energy saving. The purpose of this study is to provide references for designinghydrodynamic water-lubricated step thrust bearings. The numerical analysis is undertakenunder the condition of different pad dimensions, step heights, step positions, water filmthicknesses and rotational speeds of thrust rings based on computational fluid dynamics(CFD). The results including pressure distribution, load carrying capacity, frictiontorque and friction coefficient are gained and compared for optimizing geometryparameters. A reference to determine water-lubricated step thrust bearing dimensions and aformula to check the minimum water film thickness are proposed.

Hydrodynamic journal bearings supporting high mass rotating machinery are subjected tolow rotational speeds during start-up or idling phases. These working conditions need ahydrostatic pressure contribution to ensure a correct load capacity when the hydrodynamicpressure is not established yet. This is possible by means of hydrostatic lift pockets.These pockets avoid mechanical damages via sufficient film thickness from start-up tohydrodynamic working conditions. In a first part, it is showed how an existing isothermal3D hydrodynamic numerical modelling of tilting pad bearing has been adapted to take intoaccount the lift pocket impact on static bearing performance. This approach is only validfor low rotational speeds, when inertia step pressure effects (rises or drops) at thefilm-pocket edge can be neglected compared to the total bearing pressure pattern. Then,numerical simulations have been performed, from 1 to 200 rpm with pockets and from 75 to200 rpm without pockets. The results have been compared and discussed in terms of pressurefields and bearing static performance such minimum film thickness, friction torque orrotor center position. Therefore, the interest of such lift pockets has been highlighted.Finally, calculations with and without pockets have been carried out in case of a strongbearing misalignment. As a result, the benefits of the lift pockets in this configurationare also significant in terms of static performance.

Dans cet article, les effets combinés de la rugosité de surface et de la rhéologie dulubrifiant additivé sur les performances hydrodynamiques d’un patin plan incliné sontétudiés au moyen de la méthode d’homogénéisation. La surface du patin contiguë au film estsupposée fixe et rugueuse tandis que la surface inférieure mobile est parfaitement lisse.Le modèle de fluide polaire ou à couple de contrainte de V.K. Stokes est adopté pourdécrire le comportement rhéologique du lubrifiant s’écoulant entre les deux surfaces. Lesétudes de simulation sont effectuées en considérant trois formes de rugosités(transversales, longitudinales et anisotropes) et différentes valeurs du paramètre decouple de contrainte. La comparaison des solutions obtenues par les méthodes déterministeet d’homogénéisation a permis de conclure que la méthode d’homogénéisation est efficacepour les trois formes de rugosité envisagées. Les résultats de l’étude paramétriqueeffectuée montrent que les rugosités de surface et les couples de contraintes dus à laprésence des additifs polymériques dans le lubrifiant ont des effets non négligeables surles performances hydrodynamiques du contact, à savoir : le champ de pression, la capacitéde charge, le nombre de frottement et la puissance dissipée.

Une étude théorique du comportement statique et dynamique d'un palier lisse indéformable lubrifié par des huiles additivées en prenant en considération le défaut de mésalignement est présentée. Ces huiles dont le comportement rhéologique est non-newtonien sont modélisées comme des fluides à couple de contrainte. D'après la théorie des milieux continus de V. K. Stokes qui tient compte de la taille des particules, ces fluides se caractérisent par deux constantes physiques qui sont la viscosité dynamique (µ) et une deuxième caractéristique responsable des couples de contrainte dans le fluide (η). Les effets des couples de contrainte sur le comportement statique et dynamique du palier aligné ou mésaligné sont étudiés en définissant un paramètre du couple de contrainte adimensionnel. Les résultats obtenus montrent que la présence des additifs dans le lubrifiant a une influence non négligeable sur les performances statiques et dynamiques ainsi que la stabilité et la réponse dynamique du palier surtout pour les grandes valeurs du paramètre du couple de contrainte, c'est-à-dire dans le cas des polymères de longue chaîne moléculaire. Toutefois, leur influence sur le débit de fuite est négligeable sauf pour les grandes excentricités de fonctionnement.

L'influence des effets thermiques et des déformations mécaniques sur les performances des butées hydrodynamiques à géométrie fixe est analysée. Les études menées sur les butées hydrodynamiques à géométrie fixe allient rarement les effets thermiques et les déformations. Après un bref rappel théorique de la lubrification thermohydrodynamique (THD), nous décrivons les méthodes de calculs des déformations mécaniques. L'étude thermoélastohydrodynamique (TEHD), qui prend en compte les effets thermiques locaux et les déformations mécaniques, est réalisée sur une butée hydrodynamique à géométrie fixe à huit patins. Les champs de pression hydrodynamique et de température sont obtenus par une méthode des différences finies et le champ des déplacements de la surface des patins est obtenu à l'aide de la méthode des éléments-finis. Les déformations mécaniques du grain mobile sont également prises en compte pour résoudre le problème TEHD. L'influence des conditions de fonctionnement (charge appliquée et vitesse de rotation) sur les différentes caractéristiques de la butée est également analysée. Il ressort que pour déterminer précisément les caractéristiques de fonctionnement d'une butée hydrodynamique à patins fixes, il ne faut pas négliger les déformations mécaniques du collet et en particulier, lorsque la charge appliquée est élevée.