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    ojapps
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   <journal-title-group>
    <journal-title>
     Open Journal of Applied Sciences
    </journal-title>
   </journal-title-group>
   <issn pub-type="epub">
    2165-3917
   </issn>
   <issn publication-format="print">
    2165-3925
   </issn>
   <publisher>
    <publisher-name>
     Scientific Research Publishing
    </publisher-name>
   </publisher>
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  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="doi">
    10.4236/ojapps.2025.159194
   </article-id>
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    ojapps-145982
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     <subject>
      Articles
     </subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="Discipline-v2">
     <subject>
      Biomedical 
     </subject>
     <subject>
       Life Sciences, Chemistry 
     </subject>
     <subject>
       Materials Science, Computer Science 
     </subject>
     <subject>
       Communications, Engineering, Physics 
     </subject>
     <subject>
       Mathematics
     </subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    Modeling the Lubrication of Hydrodynamic Bearings Using Ferrofluids
   </title-group>
   <contrib-group>
    <contrib contrib-type="author" xlink:type="simple">
     <name name-style="western">
      <surname>
       Esaïe Adjeffa
      </surname>
      <given-names>
       Gamma
      </given-names>
     </name> 
     <xref ref-type="aff" rid="aff1"> 
      <sup>1</sup>
     </xref>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author" xlink:type="simple">
     <name name-style="western">
      <surname>
       Soultan
      </surname>
      <given-names>
       Malloum
      </given-names>
     </name> 
     <xref ref-type="aff" rid="aff2"> 
      <sup>2</sup>
     </xref>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author" xlink:type="simple">
     <name name-style="western">
      <surname>
       Bianzeubé
      </surname>
      <given-names>
       Tikri
      </given-names>
     </name> 
     <xref ref-type="aff" rid="aff3"> 
      <sup>3</sup>
     </xref>
    </contrib>
   </contrib-group> 
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    <addr-line>
     aMechanics Department, Polytechnic University of Mongo, Mongo, Chad
    </addr-line> 
   </aff> 
   <aff id="aff2">
    <addr-line>
     aFaculty of Applied Sciences and Engineering, Académie of Center, Ndjamena, Chad
    </addr-line> 
   </aff> 
   <aff id="aff3">
    <addr-line>
     aFaculty of Applied Sciences and Engineering, National Office for Higher Education Examinations and Competitions (ONECS), Ndjamena, Chad
    </addr-line> 
   </aff> 
   <pub-date pub-type="epub">
    <day>
     01
    </day> 
    <month>
     09
    </month>
    <year>
     2025
    </year>
   </pub-date> 
   <volume>
    15
   </volume> 
   <issue>
    09
   </issue>
   <fpage>
    2954
   </fpage>
   <lpage>
    2960
   </lpage>
   <history>
    <date date-type="received">
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      5,
     </day>
     <month>
      August
     </month>
     <year>
      2025
     </year>
    </date>
    <date date-type="published">
     <day>
      22,
     </day>
     <month>
      August
     </month>
     <year>
      2025
     </year> 
    </date> 
    <date date-type="accepted">
     <day>
      22,
     </day>
     <month>
      September
     </month>
     <year>
      2025
     </year> 
    </date>
   </history>
   <permissions>
    <copyright-statement>
     © Copyright 2014 by authors and Scientific Research Publishing Inc. 
    </copyright-statement>
    <copyright-year>
     2014
    </copyright-year>
    <license>
     <license-p>
      This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
     </license-p>
    </license>
   </permissions>
   <abstract>
    This study investigates the lubrication performance of hydrodynamic journal bearings using ferrofluids-colloidal suspensions of magnetic nanoparticles as smart lubricants. By leveraging the Shliomis model
    <b>, </b>which accounts for rotational viscosity and thermal effects
    <b>, </b>the work integrates magnetic field dynamics into a modified Reynolds framework.
   </abstract>
   <kwd-group> 
    <kwd>
     Lubrication
    </kwd> 
    <kwd>
      Hydrodynamique
    </kwd> 
    <kwd>
      Ferrofluids
    </kwd> 
    <kwd>
      Viscosity
    </kwd> 
    <kwd>
      Bearing
    </kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
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 <body>
  <sec id="s1">
   <title>1. Introduction</title>
   <p>Hydrodynamic bearings play a crucial role in rotary mechanical systems by supporting radial loads <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145982-1">
     [1]
    </xref>. The use of ferrofluids for lubrication represents an innovative approach, especially in extreme environments or at high speeds. Due to their responsiveness to magnetic fields, ferrofluids enable active control of the lubricating film <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145982-2">
     [2]
    </xref>.</p>
   <p>This work aims to:</p>
   <p>• Model the ferrofluid flow in bearings with finite dimensions.</p>
   <p>• Study the influence of physical parameters ( 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       ϕ 
     </mi> 
    </math>, 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       θ 
     </mi> 
    </math>) on tribological behavior.</p>
  </sec><sec id="s2">
   <title>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145982-"></xref>2. Theoretical Models</title>
   <p>In general, three major models are considered:</p>
   <sec id="s2_1">
    <title>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145982-"></xref>2.1. Neuringer-Rosensweig Model</title>
    <p>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145982-"></xref>This model introduces the volumetric magnetic force 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          μ 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
          <mi>
            M 
          </mi> 
         </mstyle> 
         <mo>
           ⋅ 
         </mo> 
         <mo>
           ∇ 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          H 
        </mi> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math>, where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
      </mstyle> 
     </math> is the magnetization and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         H 
       </mi> 
      </mstyle> 
     </math> is the magnetic field <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145982-3">
      [3]
     </xref>. It does not account for magnetic moment or rotation.</p>
   </sec>
   <sec id="s2_2">
    <title>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145982-"></xref>2.2. Jenkins Model</title>
    <p>A static isothermal model based on angular momentum <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145982-4">
      [4]
     </xref>. The equation of motion incorporates:</p>
    <p>• Magnetic force coefficient 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>;</p>
    <p>• Jenkins viscosity 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          η 
        </mi> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>;</p>
    <p>• Direct influence of the magnetic field on ferromagnetic particles.</p>
   </sec>
   <sec id="s2_3">
    <title>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145982-"></xref>2.3. Shliomis Model</title>
    <p>This model accounts for rotational viscosity and magnetic moment <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145982-5">
      [5]
     </xref>. The fluid equations include:</p>
    <p>• 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          η 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <msubsup> 
          <mi>
            M 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <mi>
           τ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>• Volumetric torque 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          H 
        </mi> 
       </mstyle> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>• Thermal and relaxation effects: 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          τ 
        </mi> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>This study will focus particularly on the Shliomis model. The Shliomis model takes into account the rotational viscosity and the magnetization parameter, which shows that this model is realistic as it fully considers the effects of the magnetic field without excessive assumptions.</p>
   </sec>
  </sec><sec id="s3">
   <title>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145982-"></xref>3. Fundamental Equations</title>
   <p>The governing equations for ferrofluid flow are:</p>
   <p>Navier-Stokes:</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        ρ 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
          </mstyle> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          ⋅ 
        </mo> 
        <mo>
          ∇ 
        </mo> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
        </mstyle> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mo>
        − 
      </mo> 
      <mo>
        ∇ 
      </mo> 
      <mi>
        p 
      </mi> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mi>
        η 
      </mi> 
      <msup> 
       <mo>
         ∇ 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
      </msup> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msub> 
       <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
       </mstyle> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
      </msub> 
     </mrow> 
    </math>(1)</p>
   <p>Maxwell’s Equations:</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mo>
        ∇ 
      </mo> 
      <mo>
        ⋅ 
      </mo> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         B 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         B 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         μ 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           H 
         </mi> 
        </mstyle> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
         <mi>
           M 
         </mi> 
        </mstyle> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>(2)</p>
   <p>Continuity Equation:</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mo>
        ∇ 
      </mo> 
      <mo>
        ⋅ 
      </mo> 
      <mstyle mathvariant="bold" mathsize="normal"> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
      </mstyle> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>(3)</p>
   <p>Modified Reynolds Equation:</p>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mfrac> 
       <mo>
         ∂ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </msup> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            x 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mo>
         ∂ 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          y 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           h 
         </mi> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
        </msup> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            p 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ∂ 
          </mo> 
          <mi>
            y 
          </mi> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        6 
      </mn> 
      <mi>
        η 
      </mi> 
      <mi>
        U 
      </mi> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mi>
          x 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
     </mrow> 
    </math>(4)</p>
   <sec id="s3_1">
    <title>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145982-"></xref>Modeling of the Lubricating Film Thickness</title>
    <p>We have:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          O 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         M 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          O 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <msup> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          O 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <msup> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          O 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <msup> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>By applying the law of sines to triangle 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          O 
        </mi> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
       </msub> 
       <msup> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          O 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> (<xref ref-type="fig" rid="fig1">
      Figure 1
     </xref>), we get:</p>
    <fig id="fig1" position="float">
     <label>Figure 1</label>
     <caption>
      <title>
       <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145982-"></xref>Figure 1. Diagram of a lubricated bearing <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145982-1">
        [1]
       </xref>.</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/2313332-rId51.jpeg?20251013105009" />
    </fig>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            O 
          </mi> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
         </msub> 
         <msup> 
          <mi>
            M 
          </mi> 
          <mo>
            ′ 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           sin 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              O 
            </mi> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              O 
            </mi> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
           </msub> 
           <msup> 
            <mi>
              M 
            </mi> 
            <mo>
              ′ 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          e 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mi>
           sin 
         </mi> 
         <mi>
           α 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            O 
          </mi> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
         </msub> 
         <msup> 
          <mi>
            M 
          </mi> 
          <mo>
            ′ 
          </mo> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           sin 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              O 
            </mi> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              O 
            </mi> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
           </msub> 
           <msup> 
            <mi>
              M 
            </mi> 
            <mo>
              ′ 
            </mo> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           sin 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             π 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             θ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           sin 
         </mi> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Thus,</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mo>
          { 
        </mo> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <mi>
             sin 
           </mi> 
           <mi>
             α 
           </mi> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mi>
              e 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
              <mi>
                a 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mi>
             sin 
           </mi> 
           <mi>
             θ 
           </mi> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr> 
          <mtd> 
           <msub> 
            <mi>
              O 
            </mi> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
           </msub> 
           <msup> 
            <mi>
              M 
            </mi> 
            <mo>
              ′ 
            </mo> 
           </msup> 
           <mo>
             = 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
              <mi>
                a 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mi>
               sin 
             </mi> 
             <mi>
               θ 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mo>
             ⋅ 
           </mo> 
           <mi>
             sin 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                O 
              </mi> 
              <mi>
                c 
              </mi> 
             </msub> 
             <msub> 
              <mi>
                O 
              </mi> 
              <mi>
                a 
              </mi> 
             </msub> 
             <msup> 
              <mi>
                M 
              </mi> 
              <mo>
                ′ 
              </mo> 
             </msup> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Since 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          O 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          O 
        </mi> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
       </msub> 
       <msup> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         α 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, we have:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          O 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <msup> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           sin 
         </mi> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         ⋅ 
       </mo> 
       <mi>
         sin 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           arcsin 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mi>
              e 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
              <mi>
                a 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mi>
             sin 
           </mi> 
           <mi>
             θ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>After development and simplification, we obtain:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          O 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </msub> 
       <msup> 
        <mi>
          M 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
       </msub> 
       <msqrt> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mi>
                e 
              </mi> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  R 
                </mi> 
                <mi>
                  a 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
             <mi>
               sin 
             </mi> 
             <mi>
               θ 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </msqrt> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         e 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Since the ratio 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mi>
          e 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         &lt; 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> is very small (on the order of 10<sup>−3</sup>), we can neglect the term 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mi>
              e 
            </mi> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
              <mi>
                a 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mi>
             sin 
           </mi> 
           <mi>
             θ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>The film thickness can then be expressed as:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         h 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           ε 
         </mi> 
         <mi>
           cos 
         </mi> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
   </sec>
  </sec><sec id="s4">
   <title>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145982-"></xref>4. Numerical Methods</title>
   <p>Hydrodynamic lubrication is applied to a bearing of finite dimensions. The boundary conditions used in this study are those of Gumbel or Half-Sommerfeld (<xref ref-type="fig" rid="fig2">
     Figure 2
    </xref>), which impose the cancellation of negative pressure terms between 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        θ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        π 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        θ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        2 
      </mn> 
      <mi>
        π 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>. It should be noted that these conditions result in a discontinuity in the flow at 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        θ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        π 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>.</p>
   <fig id="fig2" position="float">
    <label>Figure 2</label>
    <caption>
     <title>
      <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145982-"></xref>Figure 2. Boundary conditions related to the lubricant flow (Gümbel conditions) <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145982-2">
       [2]
      </xref>.</title>
    </caption>
    <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/2313332-rId73.jpeg?20251013105010" />
   </fig>
   <p>
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mrow> 
       <mo>
         { 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mtable columnalign="left"> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               P 
             </mi> 
             <mo>
               ˜ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                θ 
              </mi> 
              <mo>
                = 
              </mo> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 Z 
               </mi> 
               <mo>
                 ˜ 
               </mo> 
              </mover> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               P 
             </mi> 
             <mo>
               ˜ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                θ 
              </mi> 
              <mo>
                = 
              </mo> 
              <mi>
                π 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 Z 
               </mi> 
               <mo>
                 ˜ 
               </mo> 
              </mover> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
         <mtr columnalign="left"> 
          <mtd columnalign="left"> 
           <mrow> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               P 
             </mi> 
             <mo>
               ˜ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mrow> 
             <mo>
               ( 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                θ 
              </mi> 
              <mo>
                , 
              </mo> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 Z 
               </mi> 
               <mo>
                 ˜ 
               </mo> 
              </mover> 
             </mrow> 
             <mo>
               ) 
             </mo> 
            </mrow> 
            <mo>
              = 
            </mo> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mtext>
              si 
            </mtext> 
            <mtext>
                
            </mtext> 
            <mi>
              π 
            </mi> 
            <mo>
              &lt; 
            </mo> 
            <mi>
              θ 
            </mi> 
            <mo>
              &lt; 
            </mo> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
            <mi>
              π 
            </mi> 
           </mrow> 
          </mtd> 
         </mtr> 
        </mtable> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>(5)</p>
   <p>These conditions do not ensure the conservation of flow rate between the active and inactive zones of the bearing. The Gümbel conditions are frequently used for short bearings, as they make it possible to obtain results close to experimental findings.</p>
   <sec id="s4_1">
    <title>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145982-"></xref>4.1. Discretization</title>
    <p>Finite difference methods are used to discretize the modified Reynolds equation:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mtable columnalign="left"> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mfrac> 
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           <mo>
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           <mi>
             f 
           </mi> 
           <mrow> 
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              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               θ 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                z 
              </mi> 
              <mo>
                ˜ 
              </mo> 
             </mover> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             θ 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mfrac> 
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           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mo>
              ˜ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             θ 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           f 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             θ 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
            <mo>
              ˜ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mo>
              ˜ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              θ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            γ 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             g 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               θ 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                z 
              </mi> 
              <mo>
                ˜ 
              </mo> 
             </mover> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
            <mo>
              ˜ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mo>
              ˜ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
            <mo>
              ˜ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            γ 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             θ 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
            <mo>
              ˜ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              p 
            </mi> 
            <mo>
              ˜ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <msup> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               z 
             </mi> 
             <mo>
               ˜ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           6 
         </mn> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              h 
            </mi> 
            <mo>
              ˜ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             θ 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            γ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             F 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mi>
               θ 
             </mi> 
             <mo>
               , 
             </mo> 
             <mover accent="true"> 
              <mi>
                z 
              </mi> 
              <mo>
                ˜ 
              </mo> 
             </mover> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             θ 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <msub> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               H 
             </mi> 
             <mo>
               ˜ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             θ 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            γ 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
         <mi>
           F 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             θ 
           </mi> 
           <mo>
             , 
           </mo> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              z 
            </mi> 
            <mo>
              ˜ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mo>
              ∂ 
            </mo> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
           <msub> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               H 
             </mi> 
             <mo>
               ˜ 
             </mo> 
            </mover> 
            <mi>
              x 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <msup> 
            <mi>
              θ 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mtd> 
       </mtr> 
      </mtable> 
     </math>(6)</p>
    <p>where:</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mo>
            ˜ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             h 
           </mi> 
           <mo>
             ˜ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
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          </mn> 
          <mn>
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          </mn> 
         </mfrac> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             ξ 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
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             tanh 
           </mi> 
           <mi>
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           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             ξ 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             tanh 
           </mi> 
           <mi>
             ξ 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         with 
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          h 
        </mi> 
        <mo>
          ˜ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ε 
       </mi> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ξ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          H 
        </mi> 
        <mo>
          ˜ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          λ 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            μ 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mi>
           μ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            K 
          </mi> 
          <mi>
            B 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           T 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msub> 
        <mi>
          H 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            L 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            z 
          </mi> 
          <mo>
            ˜ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             h 
           </mi> 
           <mo>
             ˜ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mfrac> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             ξ 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mi>
             tanh 
           </mi> 
           <mi>
             ξ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             ξ 
           </mi> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             tanh 
           </mi> 
           <mi>
             ξ 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mover accent="true"> 
                 <mi>
                   H 
                 </mi> 
                 <mo>
                   ˜ 
                 </mo> 
                </mover> 
                <mi>
                  y 
                </mi> 
               </msub> 
              </mrow> 
              <mover accent="true"> 
               <mi>
                 H 
               </mi> 
               <mo>
                 ˜ 
               </mo> 
              </mover> 
             </mfrac> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          γ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
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         = 
       </mo> 
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          λ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
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          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mi>
            φ 
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             + 
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             2.5 
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             φ 
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          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
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    <p>
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        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
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         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            C 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
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            H 
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           μ 
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        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
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           V 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         F 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           θ 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           z 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
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         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
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           coth 
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           ξ 
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         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mi>
            ξ 
          </mi> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
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             H 
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           <mo>
             ˜ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mi>
            x 
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         </msub> 
        </mrow> 
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         <mi>
           H 
         </mi> 
         <mo>
           ˜ 
         </mo> 
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       </mfrac> 
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   </sec>
   <sec id="s4_2">
    <title>
     <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145982-"></xref>4.2. Solution Method</title>
    <p>After discretizing the modified Reynolds equation, the Gauss-Seidel method with relaxation is used:</p>
    <p>
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           ˜ 
         </mo> 
        </mover> 
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         <mi>
           i 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           j 
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            N 
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          ) 
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         <mi>
           p 
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           ˜ 
         </mo> 
        </mover> 
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           i 
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           , 
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           j 
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            N 
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         + 
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             j 
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           <mi>
             p 
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             ˜ 
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             , 
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           <mi>
             j 
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           + 
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          <mi>
            b 
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             i 
           </mi> 
           <mi>
             j 
           </mi> 
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         <msubsup> 
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             ˜ 
           </mo> 
          </mover> 
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           <mi>
             i 
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           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
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             , 
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           <mi>
             j 
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            c 
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             ˜ 
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             i 
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             , 
           </mo> 
           <mi>
             j 
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           + 
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            d 
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             p 
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             ˜ 
           </mo> 
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             i 
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             , 
           </mo> 
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             j 
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            e 
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             i 
           </mi> 
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             j 
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          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>(7)</p>
    <p>where 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        σ 
      </mi> 
     </math> is the relaxation coefficient, and 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           iter 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is the iteration number.</p>
    <p>To ensure convergence, in the MATLAB solution we set the condition: if 
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mrow> 
           <mtext>
             iter 
           </mtext> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mtext>
             max 
           </mtext> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mtext>
           iter 
         </mtext> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, then no convergence; otherwise, convergence.</p>
   </sec>
  </sec><sec id="s5">
   <title>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145982-"></xref>5. Results and Discussion</title>
   <p>MATLAB simulations show the following:</p>
   <p>Dimensionless Pressure</p>
   <p>The curves of dimensionless pressure as a function of different values of ferrofluid concentration 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       ϕ 
     </mi> 
    </math> and skew angle 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       θ 
     </mi> 
    </math> are presented below:</p>
   <fig id="fig3" position="float">
    <label>Figure 3</label>
    <caption>
     <title>
      <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145982-"></xref>Figure 3. Pressure curve as a function of ferromagnetic particle concentration.</title>
    </caption>
    <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/2313332-rId98.jpeg?20251013105011" />
   </fig>
   <p>From <xref ref-type="fig" rid="fig3">
     Figure 3
    </xref>, we observe that the pressure varies with the concentration 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       ϕ 
     </mi> 
    </math>. The higher the value of 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       ϕ 
     </mi> 
    </math>, the higher the dimensionless pressure. Similarly, the angle 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       θ 
     </mi> 
    </math> also influences the pressure. The curve shows a rise in dimensionless pressure, reaching a peak around 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        θ 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        3 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>, followed by a decrease. Overall, the greater the concentration, the higher the dimensionless pressure. This observation was also noted in Study <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145982-1">
     [1]
    </xref>. The variation of the dimensionless pressure field is entirely attributed to the presence of ferrofluid particles and the magnetic field. Without the magnetic field, the result is no longer the same. Similarly, if the ferrofluid particles are removed, the situation reverts to lubrication with conventional fluids, and the dimensionless pressure is then no longer as significant.</p>
   <p>Dimensionless Load Capacity</p>
   <p>The dimensionless load capacity directly depends on the dimensionless pressure. The curve of the dimensionless load, considering variations in 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       ϕ 
     </mi> 
    </math> (ferrofluid concentration) and angle 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       θ 
     </mi> 
    </math>, is shown below:</p>
   <fig id="fig4" position="float">
    <label>Figure 4</label>
    <caption>
     <title>
      <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145982-"></xref>Figure 4. Load capacity curve as a function of ferromagnetic particle concentration.</title>
    </caption>
    <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/2313332-rId111.jpeg?20251013105011" />
   </fig>
   <p>From <xref ref-type="fig" rid="fig4">
     Figure 4
    </xref>, it can be seen that the load capacity depends on the volumetric concentration of the ferrofluid. For low concentrations, the load is small. The dimensionless load increases with higher concentrations of ferromagnetic particles. This variation depends on the concentration of ferrofluid particles while keeping the magnetic field constant.</p>
   <p>As demonstrated by Rajest et al. <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145982-2">
     [2]
    </xref> in their study on the film of magnetic fluid compressed between two curved, porous, rotating disks, this study confirms that the properties of the fluid are considerably enhanced in the presence of a magnetic field. They found that the pressure field becomes more significant, as well as the load-carrying capacity, which is consistent with our own findings.</p>
  </sec><sec id="s6">
   <title>
    <xref ref-type="bibr" rid="scirp.145982-"></xref>6. Conclusions</title>
   <p>This study demonstrates that ferrofluids are effective lubricants for hydrodynamic bearings operating in extreme environments. The Shliomis model allows for a more realistic representation of tribological behavior.</p>
   <p>• Simulations confirm the influence of the magnetic field through ferrofluid concentration 
    <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
       ϕ 
     </mi> 
    </math> and geometry;</p>
   <p>• An increase in both dimensionless pressure and load capacity is observed with higher concentrations of ferromagnetic particles;</p>
   <p>• Future directions: dynamic lubrication, magnetic feedback control, integration with renewable energy systems (e.g., in the Sahel region). In the Sahel region, the climate is harsh, which causes fluids to lose their viscosity and provide little support to the bearings. We need to control the quality of the fluid as effectively as possible.</p>
  </sec>
 </body><back>
  <ref-list>
   <title>References</title>
   <ref id="scirp.145982-ref1">
    <label>1</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Laghrabli, S. (2020) Étude et modélisation de la lubrification des paliers hydrodynamiques de dimensions finies par ferrofluides en régime statique. PhD Thesis, Université Hassan II de Casablanca, Mohammedia, Maroc.
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.145982-ref2">
    <label>2</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Shah, R.C. and Bhat, M.V. (2002) Ferrofluid Lubrication in Porous Inclined Slider Bearing with Velocity Slip. International Journal of Mechanical Sciences, 44, 2495-2502. &gt;https://doi.org/10.1016/s0020-7403(02)00187-x
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.145982-ref3">
    <label>3</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Neuringer, J.L. and Rosensweig, R.E. (1964) Ferrohydrodynamics. The Physics of Fluids, 7, 1927-1937. &gt;https://doi.org/10.1063/1.1711103
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.145982-ref4">
    <label>4</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Venkins, M. (1980) Static Equilibrium Theory of Ferrofluids under Magnetic Fields. Journal of Applied Physics, 52, 1571-1575.
    </mixed-citation>
   </ref>
   <ref id="scirp.145982-ref5">
    <label>5</label>
    <mixed-citation publication-type="other" xlink:type="simple">
     Shliomis, M.I. (1972) Effective Viscosity of Magnetic Suspensions. Soviet Physics JETP, 34, 1291-1294.
    </mixed-citation>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>