Skip to content Go to main navigation Go to language selector
student.jpg

Examensarbete, 30 hp: Turbulensupplösande CFD-metoder vid konjugerad värmeöverföring i flygplan

Linköping, Sweden
Closing date: 15 December 2022

En undersökning av hur turbulensupplösande CFD med RANS-LES hybridmetoder på ett effektivt sätt kan användas i simuleringar med konjugerad värmeöverföring i och omkring flygande farkoster. Ett examensarbete vid sektionen för miljötålighet och termisk analys på Saab AB.

Din framtida utmaning

Bakgrund

Vid utveckling av framtida flygande farkoster kommer höga krav att ställas på korta ledtider och låga kostnader. Ska man nå dessa mål är modellbaserad utveckling nödvändig för att så stor del som möjligt av utvecklingsarbetet ska kunna utföras utan tidskrävande och kostsam utprovning. Större krav ställs då på de simuleringsmodeller som ersätter provning både avseende noggrannhet och beräkningseffektivitet.

Det finns många värmekällor i ett flygplan, både interna komponenter och system som genererar värme och externa värmekällor, framför allt på grund av aerodynamisk uppvärmning av flygplanets skrov vid höga hastigheter. Dessa värmekällor ger upphov till termiska laster på flygplanets struktur och på apparater. Det finns därför ett stort behov av att vid utvecklingen av flygplan förstå vilka temperaturer man kommer få i olika delar av planet samt hur värmen sprids.

Vid simulering av detta används konjugerad värmeöverföring där både värmeledning i en solid samt flöde och transport av värme i en fluid simuleras tillsammans. Den mest kostsamma delen av dessa simuleringar är att på ett tillräckligt noggrant sätt prediktera den turbulenta fluidens rörelse.

Turbulensupplösande metoder som Large Eddy Simulations (LES) eller RANS-LES hybridmetoder som Detached Eddy Simulations (DES) kan ofta bli dyra och ta lång tid i jämförelse med stationära RANS-modeller. Att lösa upp turbulensen kan dock vara nödvändigt i många fall, exempelvis kan RANS-modeller prediktera att en varm stråle inte bryts upp av omkringliggande luftflöde lika snabbt som i verkligheten och därmed ge resultat som överpredikterar temperaturen i strålen och struktur som träffas av den varma luften.

Beskrivning av examensarbetet

Detta examensarbete syftar till att ta fram förbättrad analysmetodik med avseende på effektivitet och noggrannhet i CFD-simuleringar med turbulensupplösande metoder och konjugerad värmeöverföring applicerbara för nuvarande och framtida projekt på Saab.

Idag utförs en stor variation av simuleringar med konjugerad värmeöverföring för att stödja design av flygplan på Saab. Vissa fall utförs med turbulensupplösande metodik baserat på hybridmetoder av RANS-LES så som DES medan andra utförs med stationär RANS.

Det finns ett behov av att skapa en bättre bild av styrkor och svagheter med turbulensupplösande simuleringar i jämförelse med RANS vid konjugerad värmeöverföring. Det är också av intresse att undersöka hur uppställningen som används för lösaren påverkar både resultat och effektivitet.

Arbetet innefattar i ett första steg simulering och analys av kända validerade problem från litteraturen och därefter applicering på mer komplexa och industrinära problem.

Resultatet från examensarbetet är tänkt att användas för att stötta och förbättra nuvarande metodik och best practice inom simuleringar med konjugerad värmeöverföring för avdelningen miljötålighet och termisk analys på Saab AB.

Den du är idag

Arbetet är lämpligt för 1-2 studenter med intresse och bakgrund inom CFD-simuleringar och värmeöverföring.

Du/ni är i slutet av er master-utbildning eller motsvarande och ska påbörja ert 30 hp examensarbete.

Befattningen kräver att du genomgår och godkänns enligt vid var tid gällande bestämmelser för säkerhetsskydd. För befattningar där Saab har krav på säkerhetsklassinplacering kan, i förekommande fall, medföra krav på visst medborgarskap. 

Vad du blir en del av

Detta examensarbete genomförs på sektionen för Miljötålighet & Termisk Analys på Saab AB. Miljötålighet på Saab handlar om att säkerställa att flygplanet och alla dess komponenter tål den mekaniska, termiska och klimatiska miljö de kommer utsättas för under hela flygplanets livstid. Inom sektionen besitter vi mycket djup teknisk kunskap inom områden som miljökravställning, vibrationsanalyser, internt och externt buller, vibrationsisoleringsberäkningar, vibrationsprediktering, termisk analys och CFD. Vi har även en gedigen breddkunskap inom Miljötålighet och dess tillämpning i våra olika produkter liksom en mångårig erfarenhet av att bedriva Miljötålighetsarbete inom Saab. Vår kompetens, tillsammans med arbetssättet för hur denna kompetens utnyttjas samt hur vi är organiserade, gör att sektionen för Miljötålighetsteknik är unik i sitt slag. Miljötålighetssektionen har funnits på Saab sedan 1957.

Sista ansökningsdag

15-12-2022. Vänligen observera att vi arbetar med löpande urval och tjänsten kan komma att tillsättas innan sista ansökningsdatum har gått ut.

Kontaktperson

Niklas Österström, Chef

073-418 6369

Ester Lundin

073-418 2145

Johan Hammar

070-725632

Saab är ett företag där människan står i centrum. Vi har en god arbetsmiljö där vi stöttar och hjälper varandra att göra vårt bästa. Kontinuerligt lärande, välmående, karriär- och talangutveckling är exempel på områden där vi alltid arbetar hårt för att säkerställa att du som medarbetare får de möjligheter som du behöver.