Internal combustion engines, electric motors and batteries generate a significant amount of heat during operation that needs to be extracted by cooling systems. A cooling system is designed and installed to extract the generated heat and maintain the system temperature in an optimal range. Overheating has several unfavorable outcomes such as less durability and lower energy efficiency. The cooling system consists of several components such as hoses, flow splitters, valves, heat exchangers, coolant, pump, etc. The coolant, as the working fluid, is pumped to different heat generator component to enable the cooling down process. Computational Fluid Dynamics (CFD) is a powerful and cost efficient tool to simulate the cooling processes, design, and evaluate the performance of a cooling system. Generally, one dimensional CFD is a common approach to interpret and explain the cooling processes in the automotive industry due to its high flexibility and computational cost efficiency. Also, three dimensional CFD is employed whenever it is required to study complex physical phenomena and provide detailed information. Additionally, it is possible to couple one dimensional and three dimensional CFD approaches to simulate cooling processes. Not only is the coupled 1D-3D CFD approach able to capture complicated physical processes but also is flexible and cost efficient. The objective of this master thesis is to implement 1D-3D CFD coupled simulation on internal combustion engines’ cooling system and evaluate the advantages and disadvantages of this method. The performance of this method is examined in different case studies with different flow and geometrical characteristics. The effect of various turbulence models and numerical settings are investigated on the quality of the coupled simulations’ results. The coupled simulations are carried out using GT-SUITE and STAR-CCM+ software. The performed simulations show that the coupling method is a convenient approach which is able to capture detailed physics with high precision requiring reasonable computational costs. The results of the coupled simulations depict agreement with the uncoupled 1D CFD simulations, although some discrepancies are observed in complex case studies. Also, it is shown that the coupled simulations are sensitive to numerical settings and physical models, consequently, the case setup should be optimized carefully. / Förbränningsmotorer, elmotorer och batterier genererar en betydande mängd värme under drift som behöver extraheras av kylsystem. Ett kylsystem är utformat och installerat för att extrahera den genererade värmen och hålla systemtemperaturen i ett optimalt intervall. Överhettning har flera ogynnsamma följder, som mindre hållbarhet och lägre energieffektivitet. Kylsystemet består av flera komponenter, till exempel slangar, flödesdelare, ventiler, värmeväxlare, kylvätska, pump etc. Kylvätskan, som arbetsvätska pumpas till olika värmegenerator-komponenter för att möjliggöra nedkylningsprocessen.Computational Fluid Dynamics (CFD) är ett kraftfullt och kostnadseffektivt verktyg för att simulera kylprocesserna, utforma och utvärdera prestanda för ett kylsystem. I allmänhet är endimensionell CFD en vanlig metod för att tolka och förklara kylningsprocesserna i bilindustrin på grund av dess höga flexibilitet och beräkningseffektivitet. Dessutom används tredimensionell CFD när det krävs, för att studera komplexa fysiska fenomen och tillhandahålla detaljerad information. Dessutom är det möjligt att koppla ihop en- och tredimensionell CFD-metod för att simulera kylningsprocesser. Inte bara är den kopplade 1D-3D CFD-metoden möjlig för att betrakta komplicerade fysiska processer, utan är även flexibel och kostnadseffektiv.Syftet med detta examensarbete är att implementera 1D-3D CFD kopplad simulering på förbränningsmotorns kylsystem och utvärdera fördelarna och nackdelarna med denna metod. Uppträdandet av denna metod undersöks i olika fallstudier med olika flöde och geometriska egenskaper. Effekterna av olika turbulensmodeller och numeriska inställningar undersöks genom kvaliteten på resultaten hos kopplingens simuleringar. De kopplade simuleringarna utförs med hjälp av mjukvaran GT-SUITE och STAR CCM +.De utförda simuleringarna visar att kopplingsmetoden är ett bekvämt tillvägagångssätt som kan fånga detaljerad fysik med hög precision till rimliga beräkningskostnader. Resultaten av de kopplade simuleringarna visar överensstämmelse med de frikopplade 1D CFD-simuleringarna, även om vissa avvikelser observeras i komplexa fallstudier. Det visas också att de kopplade simuleringarna är känsliga för numeriska inställningar och fysiska modeller, därför bör fallinställningen optimeras noggrant.

Electric buses often have batteries installed on the roof structure to have a better space utilization. This increases the height of the centre of gravity of the vehicle, affecting its roll stability. The existing vehicle setup uses an anti-roll bar to provide the roll stiffness. However, increasing the roll stiffness of the anti-roll bar for providing the required roll stability of an electric bus is limited due to the increase in weight of the anti-roll bar, its material properties and the design constraints. An alternate for the air suspension system is identified through a literature study. The identified system, an interconnected hydro-pneumatic suspension, is modelled analytically and compared to the air spring system. Multi-body simulations are performed to understand the roll performance.\par The thesis work also estimates the system's energy efficiency, and the feasibility of packaging the system within the existing vehicle architecture is studied in CAD software. The roll gradient of the vehicle is shown to improve compared to the existing air-spring system. The study also find that implementation of hydraulic-interconnected system can result in reduction of the unsprung mass of the vehicle. / Elektriska bussar har ofta batterier installerade på takkonstruktionen för att få ett bättre utrymmesutnyttjande. Detta ökar fordonets tyngdpunktshöjd och påverkar dess krängstabilitet. Den befintliga fordonskonfigurationen använder en krängningshämmaren tillsammans med luftfjädrar för att ge den krängsstabilitet som krävs. Men att öka krängstyvheten hos krängningshämmaren för att ge den nödvändiga krängstabilitet hos en elektrisk buss är begränsad på grund av ökningen av vikten av krängningshämmaren, dess materialegenskaper och konstruktionsbegränsningar. Ett alternativ till luftfjädringssystemet identifieras genom en litteraturstudie. Det identifierade systemet, ett sammanlänkat hydro-pneumatiskt fjädringssystem, modelleras analytiskt och jämförs med luftfjädringssystemet. Multibody-simuleringar utförs för att förstå fordonets krängprestanda. par Avhandlingsarbetet uppskattar också systemets energieffektivitet och möjl-igheten att paketera systemet inom den befintliga fordonsarkitekturen studeras i CAD-programvara. Fordonets krängningsgradient har visat sig förbättras jämfört med det befintliga luftfjädringssystemet. I studien konstateras också att införandet av hydrauliskt sammankopplade system kan leda till en minskning av fordonets ofjädrade massa.

Nowadays, one of the solutions considered in order to face the issue of global warming and to move towards a carbon neutral society relies on the use of solar energy as a renewable and bountiful primary source. And, if photovoltaic technologies account for a large part in the solar energy market, recent years have witnessed the growth of non-concentrated and concentrated solar thermal technologies. Among them, concentrated solar power technology (CSP) which uses the optical concentration of direct solar irradiation to generate high pressure and high temperature steam in the absorber tubes of the plant, has become a promising approach reaching 4.9 GWe of installed capacity by the end of 2015 [1]. However, one of the main challenges faced by CSP technology concerns the variability of solar energy related for example to sunrise, sunset, passing clouds… In addition to that, when it comes to direct steam generation, the presence of a two-phase flow regime inside the absorber tubes leads to a strong dynamic behavior of the steam generation. It is consequently necessary to be able to simulate this dynamic behavior in order to better handle the design and operation of CSP plants. Such simulation tools can then be used for the implementation and the test of reliable control systems aimed at maintaining desired operating conditions in spite of changes in solar irradiation. In this context, the National Institute for Solar Energy (INES), part of the French Alternative Energies and Atomic Energy Commission (CEA) wishes to upgrade their dynamic simulation tool that would enable its teams to reproduce the behavior of a prototype based on the Fresnel solar field technology including direct steam generation which was built and commissioned at Cadarache, Aix-en-Provence. This Master thesis work takes place within this framework and aims at developing a multi-domain dynamic model of the aforementioned prototype. To do so, three models respectively in the thermalhydraulic, the optical and the control-command domains are built and combined using a co-simulation approach relying on an in-house simulation platform called PEGASE. More specifically the development of the following models has been addressed:  a thermal-hydraulic model of the two-phase flow circulating inside the vaporizer field of the prototype and realized with the thermal-hydraulic code CATHARE [2] (Advanced ThermalHydraulic Code for Water Reactor Accidents) applied to solar thermal biphasic issues,  an optical model of the receiver programmed using the Modelica language and the Dymola (Dynamic Modelling Laboratory) simulation software,  control-command models (PID controller, control architecture…) adapted and built upon blocks taken from a modelling library included in the PEGASE platform. Each model was first developed and tested on a standalone basis. These models were then coupled using the PEGASE co-simulation platform. A sunny day was simulated using the multi-domain model and the controllability of the plant was analyzed. At this stage, the study focused on the steam separator level regulation. A thermal-hydraulic study also focused on potential instabilities in the vaporizer that can occur under certain circumstances of water temperature at vaporizer inlet and solar heat flux. This analysis was carried out with a CATHARE standalone model. Perspectives of the present work include a complete validation of the developed models from future experimental data and further developments should aim to extend the modelling scope of the numerical simulator towards a representation of all the hydraulic parts of the CSP prototype. Control schemes and regulation tools would have to be extended as well in order to move towards a more representative control architecture of the prototype. Particularly, the steam quality at vaporizer outlet is an important variable to regulate. Indeed, this parameter is usually kept between 60% and 80% [3]. It must be high enough to limit the power consumption of the recirculation pump but not too high in order to prevent absorber dry-out. / Solenergi, som är en förnybar och riklig primärkälla, är en av de lösningarna som anses kunna lösa problemet med global uppvärmning och bidrar i omvandlingen till ett kolneutralt samhälle. Andelen fotovoltaiska teknologier på energimarknaden är övervägande, men andelen koncentrerad och ickekoncentrerad solterminsteknik har ökat under de senaste åren. Bland solterminsteknikerna är koncentrerad solenergiteknik (CSP), som använder den optiska koncentrationen av direkt strålning för att generera högtrycks- och högtemperaturånga i anläggningens absorberarrör, ett lovande tillvägagångssätt som har nått 4.9 GWe installerad kapacitet i slutet av 2015 [1]. En av de största utmaningarna med CSP-tekniken är solenergins variation vid till exempel soluppgång, solnedgång och passerande moln, vilket beror på varierad tillgång av solljus. Det finns också utmaningar med direkt ånggenerering via tvåfasflödes regimer inuti absorberarrören eftersom det leder till ett starkt dynamiskt beteende vid ånggenereringen. Det är följaktligen nödvändigt att kunna simulera detta dynamiska beteende för att bättre hantera design och drift av CSP-anläggningar. Sådana simuleringsverktyg kan sedan användas för att genomföra tester för att erhålla tillförlitliga styrsystem som upprätthåller önskade driftsförhållanden trots förändringar i solstrålningen I detta sammanhang vill National Institute for Solar Energy (INES), som är en del av den franska alternativa energikommissionen och atomenergi kommissionen (CEA), förbättra dess dynamiskt simuleringsverktyg som skulle möjliggöra för sina team att reproducera beteendet hos en prototyp baserad på Fresnel solfältsteknik inklusive direkt ånggenerering som byggts och beställts vid Cadarache, Aix-enProvence. Denna masteruppsats sker inom ramen för detta och syftar till att utveckla en dynamisk modell med flera domäner av den ovan nämnda prototypen. Tre modeller i termisk-hydraulisk, optisk och kontrollkommando domäner har byggts och kombinerats med hjälp av en co-simuleringsmetod som bygger på en intern simuleringsplattform som heter PEGASE. Mer specifikt om utvecklingen av modellerna enligt nedan:  En termisk-hydraulisk modell av tvåfasflöde som cirkulerar inuti förångarens fält på prototypen har realiserats med termisk-hydraulisk kod CATHARE [2] (Advanced Thermal-Hydraulic Code for Water Reactor Accidents) som appliceras på soltermisk bifasiska frågeställningar.  En optisk modell av mottagaren har programmerats med hjälp av Modelica-språket och simuleringsprogrammet Dymola (Dynamic Modeling Laboratory).  Modeller av kontrollkommandon (PID-kontroller, kontrollarkitektur ...) har byggts och anpassats i moduler som hämtats från modelleringsbibliotek som ingår i PEGASE-plattformen. Varje modell utvecklades och testades på fristående basis. Modellerna kopplades sedan samman i PEGASE-co-simuleringsplattformen. En solig dag simulerades därefter med en flerdomänmodell och styrningsförmågan av anläggningen analyserades. Vid detta stadium fokuserade studien på att reglera nivån av ångseparerande. En termisk-hydraulisk studie fokuserade sedan på potentiella instabiliteter i förångaren som kan uppstå under vissa omständigheter av vatteninloppstemperatur och solvärmeflöde. Denna analys genomfördes med en CATHARE fristående modell. Perspektiven för det aktuella arbetet omfattar en fullständig validering av de utvecklade modellerna med hjälp av framtida experimentella data. Vid en vidareutveckling bör inriktningen vara att utvidga modellernas omfattning av den numeriska simulatorn till att representera alla hydrauliska delar av CSP prototypen. Styrsystem och regleringsverktyg skulle också behöva förbättras för att få en mer representativ kontroll arkitektur av prototypen. I synnerhet är ångkvaliteten vid förångarens utlopp en viktig variabel att reglera. Faktum är att den här parametern vanligtvis hålls mellan 60% och 80% [3]. Det måste vara tillräckligt högt för att begränsa recirkulationspumpens elförbrukning men inte för hög för att förhindra att absorberen torkar ut.