• Description

In the first half of this class, we will learn about the lubrication phenomenon that occurs in fluid film journal bearings and rolling element bearings, which are the most widely used bearings that support rotors. First, the Reynolds equation, the lubrication governing equation, is derived. The derived Reynolds equation can be solved with an exact solutions in some special cases. Exact solutions can be obtained for infinitely long journal bearings and short bearings, and the physical meaning of the Sommerfeld number is considered. In addition, an approximate solution of the Reynolds equation is calculated using the finite difference method, which is one of the numerical approaches. Types and characteristics of journal bearings will be learned. In particular, dynamic characteristics of the bearing are one of the very important characteristics that influence the dynamic stability of the rotors. Rolling element bearings have a very small lubrication area compared to journal bearings, and the bearing load is transmitted through this area. For this reason, unlike journal bearings, local elastic deformation in the lubrication area must be considered. For this purpose, elasto-hydrodynamic-lubrication theory and numerical analysis techniques for rolling bearings will be dealt with. In the middle part of the class, friction and wear mechanisms that occur between two interfaces will be studied. In the second half of this class, characteristics of non-contact seals and numerical analysis models used for the purpose of preventing leakage of working fluid in turbomachinery will be studied. To attend this class, you must be familiar with how to use MATLAB, a numerical analysis program.

• 수업개요

본 수업의 전반부 에서는 회전체를 지지하는 베어링 중 가장 널리 사용되는 유체저널베어링과 구름베어링에서 발생하는 윤활 현상에 대해 학습한다. 먼저 윤활지배 방정식인 레이놀즈방정식을 유도한다. 유도된 레이놀즈 방정식은 특별한 경우에 한해 엄밀한 해를 구할 수 있다. 무한히 긴 저널베어링과 짧은 베어링에 대하여 엄밀한 해를 구하고 좀머펠트수의 물리적 의미에 대해 고찰한다. 또한 수치적 접근법 중 하나인 유한차분법을 이용하여 레이놀즈 방정식의 근사 해를 계산해 본다. 저널베어링의 종류와 특성에 대해 알아본다. 특히 베어링의 동특성은 회전체의 동적 안정성을 좌우하는 매우 중요한 특성 중 하나이다. 구름베어링은 저널베어링과 비교하여 윤활영역이 매우 좁으며 이 영역을 통해 지지하중이 전달된다. 이로 인해 저널베어링과 다르게 윤활영역에서의 국부적인 탄성변형을 고려해야 한다. 이를 위해 탄성유체윤활 및 구름베어링 수치해석 기법에 대해 학습한다. 수업의 중반부 에서는 두 경계면 사이에서 발생하는 마찰 및 마모 메커니즘에 대해 학습한다. 본 수업의 후반부에서는 터보기계에서 작동유체의 누설을 방지하는 목적으로 사용되는 비접촉 씰의 특성과 수치해석 모델에 대해 학습한다. 본 수업을 수강하기 위해서는 수치해석 프로그램인 MATLAB 사용법에 반드시 익숙해야 한다.

• Keywords (키워드)

lubrication (윤활), Reynolds equation(레이놀즈 방정식), journal bearings (저널베어링), rolling element bearing (구름베어링), 마찰 (friction), 마모 (wear), seal dynamics (씨일 동역학)