Abstract FR:

Le but de cette these est de decrire le comportement vibratoire d'un arbre dans un espace annulaire de fluide moderement confine. On y expose les principes theoriques du couplage fluide-elastique induit par l'ecoulement du fluide autour d'un arbre vertical suspendu, d'abord centre, puis excentre, dans l'espace annulaire. Les forces du fluide sur l'arbre sont modelisees par un terme intertiel, un terme gyroscopique et un terme de raideur. Le frottement fluide fait apparaitre une force d'amortissement et une force de raideur couplant les deplacements vibratoires transverses. Ces forces sont notablement modifiees par une excentricite relative de l'arbre, lorsqu'elle est superieure a 50%. L'analyse modale d'un tel systeme montre que chaque mode transverse du rotor a l'arret donne lieu a un mode direct et un mode retrograde durant la rotation. L'analyse de stabilite de ces modes met en evidence une instabilite du mode direct pour le rotor centre a une vitesse egale a deux fois sa frequence propre en air. Par contre, si l'arbre est excentre, le mode retrograde devient instable a une vitesse de rotation environ deux fois moindre. Afin de valider les modeles proposes, une etude experimentale est menee sur vibor, une maquette d'essais dont l'arbre est centre, et adhoc, une maquette developpee pour observer l'effet de l'excentricite. Les essais confirment l'existence de deux types d'instabilite, selon que le rotor est centre ou non. La theorie predit de maniere satisfaisante l'evolution des parametres modaux avec vitesse de rotation