The authors of this paper were responsible for aerodynamic development of, as well as assisting in the production of components for, the NTNU vehicle for the Shell Eco-marathon competition, DNV Fuel Fighter. A drag reducing end extension, with the intent of delaying flow separation, was designed, produced and mounted on the vehicle. Due to wind tunnel breakdown the final product could not be tested, but the prototype was measured to give a drag reduction of between 8% and 15% for 0 to 15 degrees yaw angle. During the competition the team did not complete an approved run due to technical difficulties with the propulsion and the electronic control system.

The authors of this paper were responsible for aerodynamic development of, as well as assisting in the production of components for, the NTNU vehicle for the Shell Eco-marathon competition, DNV Fuel Fighter. A drag reducing end extension, with the intent of delaying flow separation, was designed, produced and mounted on the vehicle. Due to wind tunnel breakdown the final product could not be tested, but the prototype was measured to give a drag reduction of between 8% and 15% for 0 to 15 degrees yaw angle. During the competition the team did not complete an approved run due to technical difficulties with the propulsion and the electronic control system.

The aerodynamic drag force acting on a circular cylinder clad with knitted wool and polyester textiles has been investigated in wind tunnel experiments in this study. Particle image velocimetry (PIV) was utilized to determine the flow field, both around the separation point and a wake profile in the close wake. The drag forces and the characteristic CD curves were determined over a range of Reynolds numbers expected to contain flow transition, for a number of knitted textiles having different surface roughness characteristics. The effects of knitting parameters and type of yarn on the flow field were investigated. The parameters of interest to be examined were critical Reynolds number, separation point, growth of the wake and wake profile. The wool and polyester textiles examined showed dissimilar effects on the flow field. Both were clearly adding surface roughness, and hence tripping transition to turbulence at a lower Reynolds number than for the smooth cylinder. The wool textile did however turn out be a more effective turbulence trigger than expected.

In order to map the effects of blockage and aspect ratio, pressure distributions were measured around four different floor-mounted semi-circular cylinders in nominally two-dimensional flow. Diameters ranged from 0.05m to 0.30m for 0.3·10^5<3.5·10^5. No significant blockage effects were found for B=0.05. It was shown that by using the bulk flow velocity as the reference velocity, blockage and aspect ratio effects could be partially counteracted. The use of the bulk flow velocity was identified to be especially efficient in correcting the base pressure coefficient, but led to a larger variation of the minimum pressure coefficient with Re, for a given blockage ratio. Results also indicate that blockage is the governing factor of the base pressure coefficient for L/D>10, while the aspect ratio has the largest influence below this threshold. Separation bubbles occur in a manner similar to that of circular cylinders. The results do, however, indicate that the progression from laminar separation to purely turbulent separation may be accelerated by increased blockage. Further, the speed up over the cylinder was found to be approximately constant for a given blockage, and proportional to the square root of the blockage.

Two rigs have been developed and built to measure thermal conductivity and permeability for porous materials. The intention of the rigs is to investigate the properties of some hydrogen adsorption materials. The materials are only available in small volumes which have been taken into consideration under the development. Fourier’s law of heat conduction has been used as a basis for the development of the thermal conductivity rig. A cylindrical geometry with centered heater was chosen to ensure that all heat must be transported through the specimen. The temperature and heat distribution have been evaluated numerically to find the required insulation on top and bottom. Based on the chosen insulation, the rig is able to measure the conductivity for specimens with minimum conductivity of 0.1 W/mK. To make the rig capable of measurements at different temperatures, a side wall cooling system has been developed where fluid is transported on the outer side of the rig. Depending on the coolant fluid, the rig is capable of measurements within a wide temperature range. Liquid nitrogen and tap water have been used in the measurements where the lowest measurement was performed at -137degC. The uncertainties have been determined where the positioning of the thermocouples have been shown to be most affecting due to the small dimensions of the rig. The results have an uncertainty of +-10%. The permeability rig have been developed using the principles of Darcy’s law. To estimate the magnitude of the flow rate and pressure loss for a given material, a set of empirical equations has been used. Based on the estimations it turned out that great variations in pressure loss can be expected depending on the pore size diameter of the material. They also stated the validation of Darcy’s law which is for slow viscous flow only. The uncertainties in the equipment have been estimated and indicated that results can be obtained with an uncertainty less than 10%. The measurements pointed out that the geometry of the rig should be modified as the pressure loss turned out to be too small. Due to delays, the adsorption materials were not available when the rigs were ready for measurements; therefore, other materials were chosen to test the rigs. The permeability results has been compared to the estimation based on the pore size diameter of the materials. For the conductivity rig, the results were harder to verify since the properties such as porosity and conductivity of the solid phase not were known.

Numeriske simuleringer blir utført for å undersøke hvordan swirlstrømning kan bidra til trykktapsreduksjon over rørbend. Fire individuelle sammenligninger gjøres først mot publiserte eksperimentelle data av Eggels, Wu & Moin, og Anwer & So, hvor strømningene har fellestrekk med denne oppgaven. Dette av den grunn at det ikke eksisterer talldata for swirlstrømning i dobbeltbend, samt til den hensikt å skaffe til veie erfaring rundt oppsett av numeriske skjema og turbulensmodeller for denne typen strømning. Det gjennomføres simuleringer for swirltall 0.5 og 1, og for ordinær rett rørstrømning, for bendradier 0.75D, 1D, 1.5D, 2D og 3D, for henholdsvis Re = 63300 og Re = 316000. Det utformes også en intern statisk swirlgenerator med 6 blader og 102 graders vridning. Resultatene viser at det er en korrelasjon mellom swirl og reduksjon av trykktap, ved at innsnevringer og områder med tilbakestrømning, som oppstår i en ordinær rett rørstrømning, reduseres betydelig. Total trykktapsreduksjon sammenlignet med rett rørstrømning, oppnås best i rørsystemer med flere påfølgende bend. Det vises også at bevaring av tangentiell hastighet gjennom dobbeltbend i to plan er avhengig av swirlretning og rørgeometriens retning i forhold til denne.

I oppgaven vurderes det om autostereoskopisk 3D er egnet å bruke i videosamtaler.Bruk av 3D-teknikker for å forbedre den opplevde kvaliteten av video er i dag mer aktuelt enn noen gang før, og 3D får stadig nye bruksområder. I telepresence-systemer er målet å gjøre illusjonen av at menneskene du snakker med sitter i samme rom så realistisk som mulig. Viktigheten av øyenkontakt gjør samtidig bruk av 3D-briller ganske uaktuelt. Det har derfor vært naturlig å se på om bruk av autostereoskopisk 3D er egnet til å forbedre den opplevde kvaliteten og realismen i en videosamtale. For å vurdere dette har vi gjennom å etablere matematiske sammenhenger og gjøre praktiske forsøk kommet fram til hvilke faktorer som er viktige for å lage autostereoskopisk 3D av god kvalitet. Gjennom erfaringene med å lage 3D har vi kommet fram til hvilke muligheter og begrensninger denne 3D-teknikken har, og vi har vurdert i hvilken grad autostereoskopisk 3D er egnet for ulike scenarier. Vi har også gjort en direkte sammenligning av opplevelsen av en 2D-video og 3D-video ved hjelp av kvalitative metoder.Gjennom erfaringene vi har fått og resultatet av forsøk vi har gjort, har vi kommet fram til at autostereoskopisk 3D kan øke den opplevde kvaliteten av videosamtaler. Dybdeeffekten gjør at ansiktsuttrykk og kroppsspråk blir tydeligere, samtidig som brukeren opplever større innlevelse. Illusjonen av at personen på skjermen faktisk sitter der i virkeligheten forsterkes. Samtidig har autostereoskopisk 3D noen klare begrensninger, og er preget av å være en umoden teknologi. Begrenset innsynsvinkel, dårlige overganger mellom visningsvinduer og lang optimal avstand begrenser friheten til seeren mye. På kamerasiden er det utfordrende å finne kameraoppsett som er egnet på både kort og lang avstand og det er vanskelig å synkronisere kameraene.Vi har likevel tro på at ettersom teknologien utvikler seg, utfordringer blir løst og begrensningene i autostereoskopisk 3D blir mindre, vil dette bli en veldig aktuell teknologi å bruke i telepresence-systemer.

Energi til romoppvarming og til produksjon av varmt forbruksvann utgjør en stor del av den totale energibruken i bygninger, og fossil energi eller elektrisitet blir ofte benyttet. Bruk av fossil energi og elektrisitet produsert av fossile kilder bidrar til global oppvarming, og det er derfor ønskelig å redusere bruken av både fossil energi og elektrisk energi. Det er da aktuelt å bruke fornybar varme, og et solvarmeanlegg som dekker deler av varmebehovet i bygninger kan være et godt alternativ. Det ble derfor gjort et litteraturstudie over mulighetene for å utnytte soloppvarming av vann i Norge, med fokus på steder med et klima tilsvarende Oslo-klima. Det ble også gjort en analyse av mulighetene for å utnytte et solvarmeanlegg i et spesifikt kontorbygg i Oslo som skal bygges ut. Kontorbygget bruker nå fjernvarme til vann- og romoppvarming, men andre alternativer undersøkes. For å undersøke mulighetene for å utnytte et solvarmeanlegg i kontorbygget ble det gjort simuleringer i to simuleringsprogram, utført en økonomisk analyse, og en kort analyse av potensiell reduksjon av klimagassutslipp. Til slutt ble det gjort en kort analyse av et nytt solvarmeanlegg for oppvarming av varmtvann i et grendesenter i Oslo, med blant annet en barnehage, skole, og en flerbrukshall. Analysen av grendesenteret er basert på temperaturmålinger fra solvarmeanlegget. Litteraturstudiet indikerer at solvarmeanlegg passer generelt best for bygninger med et stort varmtvannsbehov, og bygninger med et stort varmtvannsbehov i forhold til totalt varmebehov. Dette medfører at idrettshaller og lavenergiboliger og passivhus er best egnet for solvarmeanlegg. For kontorbygg vil et solvarmeanlegg ikke kunne dekke noen særlig stor andel av totalt varmebehov. Det vil imidlertid kunne bidra til at krav i nye standarder og forskrifter blir oppfylt. I tillegg vil et solvarmeanlegg kunne bidra til en bra energimerking av kontorbygg og bygg generelt. Hvis det skal bygges et solvarmeanlegg i tilknytting til kontorbygget i Oslo anbefales det å bygge et solvarmeanlegg for vann- og romoppvarming med solfangere på taket. Solvarmeanlegget som anbefales har et solfangerareal på 100 m2 og en lagringskapasitet på 5000 liter. Solvarmeanlegget bruker en god vakuumrørsolfanger som er vendt mot sør og har en helningsvinkel på 60 °. Solvarmeanlegget gir en årlig varmeproduksjon på 13,9 % av årlig energibehov til vann- og romoppvarming. Resultatene fra den økonomiske analysen av solvarmeanlegget til kontorbygget er usikker. Resultatene er avhengig av hva levetiden til solvarmeanlegget blir og hvor stor kostnaden knyttet til planlegging og oppføring av solvarmeanlegget er. Hvis levetiden til solvarmeanlegget er 20 år og kostnad knyttet til planlegging og oppføring av solvarmeanlegget er 39 % av total investeringskostnad vil anbefalt solvarmeanlegg gi et tap på omtrent 209 328 kr, det trengs da en støtte på 2,2 kr/kWh produsert fornybar varme for at solvarmeanlegget skal gå i null. Hvis levetiden til solvarmeanlegget er 20 år og kostnad knyttet til planlegging og oppføring er 20 % av total investeringskostnad vil solvarmeanlegget gi en gevinst på omtrent 53 766 kr. Hvis levetiden til solvarmeanlegget er 30 år og kostnad knyttet til planlegging og oppføring er 39 % av total investeringskostnad vil anbefalt solvarmeanlegg gi et tap på omtrent 65 421 kr, det trengs da en støtte på 0,7 kr/kWh produsert fornybar varme for at solvarmeanlegget skal gå i null. Hvis levetiden til solvarmeanlegget er 30 år og kostnad knyttet til planlegging og oppføring er 20 % av total investeringskostnad vil solvarmeanlegget gi en gevinst på omtrent 197 673 kr. Anbefalt solvarmeanlegg vil redusere årlig klimagassutslipp fra kontorbygget med omtrent 8924 kg CO2-ekvivalenter. Dette tilsvarer omtrent å fjerne 1,5 biler fra veiene i året. Resultatene viser at det er mulig å bruke solvarmeanlegg som kan ta en del av varmebehovet i kontorbygninger i et klima tilsvarende Oslo-klima. Om solvarmeanleggene er lønnsomme kommer an på hvor lang levetid solvarmeanleggene får og hvor stor investeringskostnaden blir. Mange av de simulerte systemløsningene for solvarmeanlegg i kontorbygget ble aldri lønnsomme, selv med lang levetid og optimistisk investeringskostnad. Det er derfor viktig å gjøre en grundig analyse før en bygger store solvarmeanlegg for kontorbygninger. Beregninger indikerer at solvarmeanlegget på Storøya Grendesenter har produsert varme tilsvarende 5,8 % av totalt energibehov til oppvarming av varmtvann i perioden anlegget har blitt analysert. Beregningene er basert på temperaturmålinger fra og med uke 11 til og med uke 14, og fra og med uke 18 til og med 28. mai i uke 21. Beregningene er svært usikre siden de bare er basert på temperaturmålinger, men de indikerer at solvarmeanlegget ikke fungerer optimalt.

Sammendrag Denne masteroppgaven tar for seg klimatiseringsløsningen i et kontrolltårn ved en flyplass. Kontrolltårnkabinen er studert med mål om å komme frem til en optimal systemløsning med hensyn på energieffektiv drift og godt arbeidsmiljø. Denne delen av kontrolltårnet er av en komplisert form, og består av store glassfasader. Dette gir en utfordring med å forsyne flygelederne med et godt nok inneklima. Det er fokusert på akustisk, atmosfærisk og termisk inneklima i dette arbeidet. Energiberegninger og simuleringer av inneklimatiske verdier i oppgaven er gjort i beregningsprogrammet SIMIEN 4.034. Klimatiseringsløsningen som var tiltenkt tårnkabinen består av omrøringsventilasjon, kjølebafler og radiatorer. En vurdering er fremlagt av denne systemløsningen sammen med andre forbedringer for kontrolltårnkabinen. Alternative klimatiseringsløsninger er så presentert, og en ny, forbedret systemløsning foreligger som resultat av inneklimatiske og energimessige vurderinger. Den nye, foreslåtte klimatiseringsløsningen består av personlig ventilering ved arbeidsbordet til flygelederne, i tillegg til den opprinnelig valgte løsningen. Dette gir flygelederne individuell kontroll over sitt eget lokale klima. Ettersom personer har veldig forskjellige preferanser særlig til termiske forhold, vil individuell kontroll av luftens temperatur og hastighet føre til en større komfortmessig gevinst. Termisk komfort påvirker prestasjon og mental ytelse, og termisk balanse med omgivelsene gir maksimal uttelling for arbeidseffektivitet. Personlig ventilasjon tilfører samtidig friskluft direkte til pustesonen, og sørger dermed for tilnærmet forurensingsfri luft til flygelederne. Det totale netto energibehovet for denne klimatiseringsløsningen ligger 3,2 % høyere enn for Multiconsults tiltenkte løsning. For en forbedret energieffektivitet og inneklima i tårnkabinen, ble det i tillegg anbefalt å igangsette andre tiltak: En installering av radiatorer med lavere konveksjonsgrad vil gi en mer behagelig oppvarming og en reduksjon av kaldras fra vinduene. For å hidre den store solinnstrålingen gjennom sommeren vil en bruk av vinduer med lavere solfaktor føre til et mindre kjølebehov og et bedre termisk inneklima. En reduksjon i solfaktoren på 5 % vil kunne dekke det høyere energibehovet for den nye klimatiseringsløsningen. For å hindre lav relativ luftfuktighet gjennom vinterperioden bør det installeres en befukter i ventilasjonsanlegget. Dermed installeres det også en fuktsensor i tillegg til en sensor for strålingstemperaturen. Disse to parametrene er svært viktige for opplevelsen av et godt inneklima.

Helt fra 25 år tilbake har issørpe som ny teknologi for å bedre kjølebetingelsene for fisk fått mye oppmerksomhet. Etter nesten 30 år med kontinuerlig innsats fra forskere og produsenter, har issørpe etablert seg som en anerkjent og meget god kjøleteknologi på dette området, samt et egnet medium for konservering. Når det gjelder håndtering av issørpen ombord på fiskebåter, er det kjent at på de fleste fiskebåter benyttes issørpen til direkte kjøling av fisk og annen fangst. Issørpen blir da produsert av sjøvann ombord på båtene, og når fangsten tas inn blir den blandet med issørpe i beholdere. Ulik håndtering av issørpen ble prøvd ut gjennom praktiske forsøk. Basert på målinger av kjernetemperatur i modellprodukt ble kjøleeffekten i fire ulike metoder for bruk av issørpe sammenlignet. De ulike metodene bestod av tre ulike tilfeller med hensyn til drenering av issørpen, hhv. uten drenering, kontinuerlig drenering og forhåndsdrenering (større iskonsentrasjon enn uten drenering). I tillegg ble en siste metode med luftinnsprøyting i bunn av issørpebeholderen prøvd ut som et tiltak for å bedre varmeovergangen. Issørpen ble også sammenlignet med tradisjonell kjøling med flak-is. Kjøleprosessene ble modellert i MATLAB og simuleringer kjørt i forsøk på å tallfeste kjøleeffekten i form av et varmeovergangstall. Det ble ved siden av modellproduktene utviklet et system beregnet for studering av interaksjonen mellom issørpe og produkt ved hjelp av et termisk kamera. Temperaturmålinger i modellprodukt bekreftet en langt større kjølekapasitet ved bruk av issørpe sammenlignet med tradisjonell flak-is. Issørpe ga raskere nedkjøling enn flak-is uansett håndtering, men sammenligning av temperaturmålinger og varmeovergangstall viste at hvordan issørpen benyttes er avgjørende. Lav iskonsentrasjon medførte temperaturstigning i beholderen og modellproduktene nådde ikke kjernetemperaturer under 0 °C. Høyere iskonsentrasjon ga raskere nedkjøling og lavere slutttemperatur. Luftinnsprøyting i issørpen for å skape omrøring viste seg å gi en vesentlig økning i varmeovergangstallet. I tillegg opprettholdes issørpens lave temperatur også inne ved produktoverflaten, i motsetning til de øvrige kjøletilfellene hvor denne temperaturen opplevde en stigning etter forsøksoppstart, for så å etterhvert gå ned igjen. Konseptet for lufttilførsel i issørpen bør derfor jobbes videre med, ettersom det har en potensiell gevinst i produktkvalitet som følge av raskere nedkjøling og konstant lav overflatetemperatur hos produkt uten at frysing oppstår.