Doktorand i numerisk simulering av turbulent värmeöverföring

Om arbetsplatsen

Doktoranden kommer att vara anställd vid Institutionen för Energivetenskaper vid Lunds tekniska högskola (LTH), Lunds universitet, och tillhöra avdelningen för värmeöverföring. Forskningsmiljön bedriver forskning inom strömningsmekanik, värmeöverföring och beräkningsströmningsmekanik, med särskilt fokus på numerisk modellering och simulering av turbulenta strömmar och tekniska tillämpningar.

Doktoranden kommer att arbeta i en forskningsmiljö som förenar grundforskning med tillämpningar av direkt relevans för industrin. Projektet genomförs i nära samarbete med Siemens Energy AB, Ericsson AB, TRATON AB och RISE. Det ger möjlighet att arbeta i gränslandet mellan grundforskning, avancerade numeriska metoder och industriellt relevanta problem.

Doktoranden får tillgång till expertis inom beräkningsströmningsmekanik (CFD), turbulens, värmeöverföring, numeriska metoder och högprestandaberäkningar. Arbetet innebär omfattande användning av högprestandaberäkningsresurser, både GPU- och CPU-baserade.

Att vara doktorand

Som doktorand är du både antagen som student och anställd vid Lunds universitet.

Som doktorand får du vetenskaplig skolning. Du tränas i att tänka kritiskt och analytiskt, lösa problem självständigt med lämpliga metoder och utveckla en medvetenhet om forskningsetik. Du får också möjlighet att arbeta i projekt och utveckla ditt ledarskap och din pedagogiska förmåga. Under hela utbildningen får du handledning. Doktorandutbildningen avslutas med en avhandling och doktorsexamen.

Ämnes- och projektbeskrivning

Ytråhet påverkar turbulent strömning, väggfriktion och värmeöverföring i många tekniska system. Det är viktigt att förstå och kunna förutsäga dessa effekter inom en rad tillämpningar, bland annat energisystem, termisk hantering och transporter. Trots den praktiska betydelsen är det fortfarande en utmaning att förutsäga turbulent värmeöverföring över realistiska skrovliga ytor med god noggrannhet, särskilt när arbetsmediets egenskaper och de relativa tjocklekarna hos impuls- och värmegränsskikten varierar. Målet med doktorandprojektet är att fördjupa den fysikaliska förståelsen av samspelet mellan ytråhet, turbulens och värmeöverföring samt omsätta förståelsen i förbättrade tekniska modeller.

Forskningen kommer främst att använda högupplösta numeriska simuleringar, däribland direkt numerisk simulering (DNS) och storvirvelsimulering (LES). Olika CFD-program kommer att användas beroende på problem och önskad noggrannhet, bland annat OpenFOAM, CaNS och nekRS. Simuleringarna kommer i stor utsträckning att använda moderna högprestandaberäkningsresurser med både GPU:er och CPU:er.

Projektet undersöker hur ytråhet påverkar turbulent strömning och värmeöverföring för olika fluider och termiska förhållanden. Särskild uppmärksamhet ägnas åt samspelet mellan råhetsgeometri, turbulenta strukturer samt impuls- och värmegränsskikt, även när de termiska gränsskiktens och impulsgränsskiktens relativa tjocklek skiljer sig åt.

Data från de högupplösta simuleringarna ska användas för att identifiera relevanta fysikaliska mekanismer och skalningssamband samt stödja utvecklingen av reducerade modeller och tekniska modeller för värmeöverföring över skrovliga ytor. Det omfattar förbättrade modeller och korrelationer som lämpar sig för Reynoldsmedelvärdesbaserade Navier–Stokes-simuleringar (RANS).

Det övergripande målet är att knyta samman grundläggande turbulensfysik, högupplösta numeriska simuleringar och beräkningsmodeller som kan användas vid teknisk konstruktion.

Projektet genomförs i nära samarbete med Siemens Energy AB, Ericsson AB, TRATON AB och RISE. Samarbetet ger möjligheter till vetenskapligt utbyte och kontakt med forskare och ingenjörer som arbetar med industriella tillämpningar av turbulent strömning och värmeöverföring.

Arbetsuppgifter

Du ägnar huvuddelen av din arbetstid åt forskarutbildningen, som omfattar deltagande i forskningsprojekt samt forskarutbildningskurser, seminarier och vetenskapliga konferenser.

En central del av arbetet är att genomföra och analysera högupplösta numeriska simuleringar av turbulent strömning och värmeöverföring över skrovliga ytor. Du använder CFD- och högprestandaberäkningsramverk, exempelvis OpenFOAM, CaNS och nekRS, på CPU- och GPU-baserade system. Du ska ha erfarenhet av jämförbara simuleringsverktyg och högprestandaberäkningssystem (HPC); erfarenhet av de specifika program som används i projektet är meriterande.

Arbetsuppgifterna omfattar

• Genomföra DNS- och LES-simuleringar av turbulent strömning och värmeöverföring över skrovliga ytor med OpenFOAM, CaNS, nekRS eller jämförbara ramverk för CFD och vetenskapliga beräkningar.
• Förbereda, köra, validera och analysera simuleringar på GPU- och CPU-baserade högprestandaberäkningssystem.
• Undersöka hur ytråhetens geometri och egenskaper påverkar turbulent impuls- och värmeöverföring.
• Undersöka effekterna av fluidernas egenskaper och termiska förhållanden, inklusive olika förhållanden mellan impuls- och värmegränsskiktens tjocklek.
• Bearbeta, analysera och visualisera stora datamängder, identifiera fysikaliska mekanismer och ta fram skalningssamband utifrån DNS- och LES-data.
• Utveckla reducerade modeller, korrelationer och förbättrade RANS-modeller för turbulent värmeöverföring över skrovliga ytor.
• Bedöma och validera de utvecklade modellerna mot högupplösta numeriska data och, när sådana finns, experimentella data.
• Samarbeta med forskare vid Lunds universitet och med projektets industri- och forskningspartner.
• Presentera forskningsresultat vid projektmöten, vetenskapliga konferenser och internationella workshoppar.
• Skriva vetenskapliga artiklar för publicering i internationella sakkunniggranskade tidskrifter och bidra till doktorsavhandlingen.

Arbetet kan innebära resor inom Sverige och internationellt för projektmöten, besök hos forsknings- och industripartner, konferenser och forskningssamarbeten.

Arbetsuppgifterna kan även omfatta undervisning och annat institutionsarbete, dock högst 20% av arbetstiden.

Se hela annonsen på Lunds universitets hemsida https://lu.varbi.com/se/what:job/jobID:982431/