No description available.

Several programs exist today for calculating aerodynamic coefficients that with some simplifications provide fast approximations of the values for a real aircraft. Four different programs were analyzed for this report: Tornado, AVL, PANAIR and a handbook-type preliminary method. In addition, ANSYS CFX was used for airfoil validation. For calculation of the zero lift drag, an approximation was computed in order to calculate the remaining values that were not calculated by the software: drag contribution for fuselages, nacelles and some horizontal stabilizers and fins. Different types of aircraft were selected for trial: two commercial aircraft (Boeing 747-100 and 777-300), a TF-8A research airplane (with area rule application: some additions were made to the fuselage to prevent large variations in the cross-section when the contribution of the wing is  added), a Lockheed Constellation C-69 u sed as a military cargo airplane, a Boeing Stratocruiser used by the USAF with two configurations (basic and bomber), and an Aero Commander 680 Super, similar to a Cessna 162. Two airfoils (NACA2412, 0012) were also analyzed, to investigate the limitations of software designed for three-dimensional calculations. The accuracy of the results showed that the validity of the software depends on the planform of the aircraft, as well as the simulation parameters Mach number and Reynolds number. The shape of the wing caused some of the methods to have serious difficulties in converging to valid results, or increased the simulation time beyond acceptable limits. / Numera finns det olika program för beräkning av de aerodynamiska koefficienterna från en modell med vissa förenklingar som ger en snabb approximation av värdena för ett verkligt flygplan. Fyra olika program har analyserats för denna rapport: Tornado, AVL, PANAIR och en handbok baserad preliminär metod. Dessutom användes ANSYS CFX för validering av vingprofiler . Vid beräkningen av noll-lyft motståndet, en approximation användes för de återstående delarna som inte beräknas av de andra metoderna: motståndsbidraget från flygkroppar, gondoler och vissa horisontella stabilisatorer och fenor. Olika flygplaner har testats: två trafikflygplan (Boeing 747-100 och 777-300), ett TF-8A forskningsflygplan (med area regel användning: några tillägg gjordes på flygkroppen för att tvärsnitten inte har stora variationer när bidraget från vingen läggas), ett Lockheed Constellation C-69, ett Boeing Stratocruiser som används av USAF i två konfigurationer (den vanliga och bombplan), och ett Aero Commander 680 Super, som liknar ett Cessna 162. Två vingprofiler (NACA 2412, 0012) analyserades också, för att kontrollera begränsningarna av programmen avsedd för tredimensionella beräkningar. Riktigheten av resultaten visade att giltigheten av programmen beror på formen av flygplanernas vingar, samt de simulationernas parametrar: Mach nummer och Reynolds nummer. Formen på vingen orsakade några av de metoderna att ha stora svårigheter med konvergensen till giltiga resultat, eller ökat simulering tid över acceptabla gränser.

The work of this master thesis is based on analyses of monthly precipitation data from 70 stations of the SMHI (Swedish Meteorological and Hydrological Institute) in Sweden, in the period 1860-2014, using the information for the year of introduction of the wind shield at each station. The primary goal is the calculation of correction factors which will be applied on the precipitation data in the period of measurements before the introduction of the wind shield. This correction will counterbalance the underestimation of the collected precipitation by the unshielded precipitation gauges due to the effect of the wind. The wind induced error, related to aerodynamical effects, increases with increasing wind speed. The stronger the wind, the more capable it is of deflecting the precipitation water droplets or snowflakes, falling towards the gauge orifice, away from it. In spite of the important efficiency of the wind shield which acts to diminish the wind error, the long-term effect of changing the measuring instrumentation at some time in the observations history is the production of inhomogeneous data in the measurements records. Inhomogeneous precipitation data are sources of errors in climatology and hydrology and result in misleading conclusions regarding the climate change and climate variations, hence they should be identified and corrected through a homogenization method. The analysis includes the comparison of the precipitation data of each station during two periods, one before and one after the introduction of the wind shield. This comparison leads to the calculation of ratios representing the increase in the catch between the two periods due to the introduction of the wind shield. Temperature data are also processed in order to estimate the type of precipitation (snow/rain) in each case. The monthly corrections ranged between 5 %, for rain, and 27 % for snow precipitation. The absolute value of the increase of the average annual precipitation due the implementation of the correction was 50 mm. The comparison of the corrected against the uncorrected precipitation time series indicated a less pronounced increase (0.74 mm/y) of the precipitation during the last 150 years, after the application of the correction, compared to the increase indicated from the uncorrected data (1.19 mm/y). / Kontinuerliga samt felfria nederbördsmätningar är av stor betydelse för geovetenskaper som klimatologi och hydrologi därför att nederbördsdata är en av de primära meteorologiska parametrarna för forskning om klimatförändringen. Att säkerställa felfria (homogena) nederbörds tidsserier betyder i stort sett att säkerställa homogenitet genom att identifiera och korrigera inhomogena data. Icke homogena data uppkommer på grund av förändringar i mätmetoder och mätförhållanden under observationstiden, sedan 1860-talet tills idag alltså. Denna studies syfte är att beräkna en korrektion som ska användas för att korrigera nederbördsmätningar som utfördes sedan 1860 utan vinskydd. Vindskyddet eller vindskärmen, en speciell utrustning som användas på nederbördsinsamlare, infördes gradvis under perioden 1900-1960 vid de svenska nederbördstationerna. Vindskyddet introducerades med avsikt att minska vindens påverka vid nederbördsinsamling. Men trotts den positiva effekten som vindskyddet ledde till, genom den ökade nederbördsmängden som samlades in, skapade denna förändring av mätarutrustningen inhomogena data. Bearbetningen skedde för månadsnederbördsdata från 70 stationer från SMHIs meteorologiska nätverk genom att jämföra nederbördsobservationer som genomfördes under perioderna tio år före och tio år efter införandet av vindskydd. Dessutom användes temperaturdata från samma stationer för att uppskatta nederbördslag (snö/regn). Skälet till detta är att vinskyddseffekten är olika mellan snö och regn. Beräkningarna och bestämningen av nederbördslag ledde till en 5 % respektive 27 % nederbörds ökning för regn och snö för de mätningarna som utfördes utan vindskydd. I genomsnitt har de korrigerade värdena, under perioden som vinskyddet saknades, ökat med omkring 50 mm.

I studien redogörs övergripande för vindens grundläggande natur och till viss del hur den kan påverka ett bärverk beroende på bärverkets form samt vindens hastighet, anfallsvinkel och turbulens. Det redogörs även för ett antal strukturdynamiska fenomen orsakade av vind som kan vara aktuella för broar. Dessa fenomen är fladder, gallopering, virvelavlösning, vridande divergens och vindstötsbelastning. I studien återfnns även en sammanfattning av den vägledning om utvärdering av dynamisk respons i bärverk orsakad av vind som ges i BSV 97, vilken hänvisas till enligt föregående gällande norm Bro 2004. Det redogörs även för den vägledning som ges i nuvarande gällande norm SS-EN 1991-1-4 med tillhörande nationella anvisningar i TRVK Bro 11, TRVR Bro 11, och TRVFS 2011:12. Den vägledning som ges för utvärdering av den dynamiska responsen är begränsad till att gälla vindfluktuationer i vindriktningen som ger upphov till resonans för bärverket i en egenmod där hela konstruktionen svänger i vindriktningen och åt samma håll. I studien studeras en balkbro av samverkanstvärsnitt med längsta spännvidd ca 70 m i syfte att utvärdera egenfrekvenser och modtyper för en relativt vanlig brotyp samt hur dessa varierar med antal spann och grundläggningsförhållanden. Studien utförs med hjälp av en detaljerad FE-modell till stor del bestående av skalelement. Även jämförelse med FE-modell av samma bro modellerad med balkelement utförs. Resultaten av studien används sedan till att beräkna den dynamiska förstorningsfaktorn med hänsyn till vindstötsbelastning, vilket förutsätts vara det fenomen som har störst inverkan på vanligt förekommande balkbroar med medellång spännvidd, dvs. 50-150 m. Denna förstorningsfaktor, den så kallade bärverksfaktorn cscd beräknas här enligt en förenklad och konservativ metod föreslagen i artikel av Ülker-Kaustell, Zangeneh och Pacoste [22]. / The study presents comprehensive fundamental nature of wind and to some extent how it can affect a structure depending on the shape of the structure and the speed of the wind, its angle of attack and content of turbulence. It also presents a number of structural dynamic phenomenon caused by winds that may be relevant for bridges. These phenomena are flutter, galloping, vortex shedding, torsional divergence and gust load. In the study there is also a summary of the guidance on the evaluation of dynamic structural response caused by the wind given in BSV 97, referred to according to the preceding valid rules for bridge design in Sweden, Bro 2004. It also outlines the guidance provided in current valid rules, EN 1991-1-4, with their national guidance in TRVK Bro 11, TRVR Bro 11, and TRVFS 2011:12. The guidance given or evaluation of the dynamic response is limited to the wind fluctuations in the wind direction causing resonance in the structure for a eigenmode in which the entire structure oscillate in wind direction and in the same direction. In the study a composite box girder bridge is studied with the longest span of about 70 m in order to evaluate natural frequencies and mode types for a relatively common bridge type and how these vary with the number of spans and foundation conditions. The study is performed by means of a detailed FE-model mainly consisting of shell elements. There is also performed a comparative study with a FE-model of the same bridge modeled with beam elements. The results of the study are then used to calculate the dynamic magnification factor with respect to the gust load, which is assumed to be the phenomenon that has the greatest impact on the common girder bridges with medium range, i.e. 50-150 m. The magnification factor, the so-called structural factor cscd is here calculated according to a simplified and conservative method proposed in the article by Ülker-Kaustell, Zangeneh and Pacoste [22].

The work of this master thesis is based on analyses of monthly precipitation data from 70 stations of the SMHI (Swedish Meteorological and Hydrological Institute) in Sweden, in the period 1860-2014, using the information for the year of introduction of the wind shield at each station. The primary goal is the calculation of correction factors which will be applied on the precipitation data in the period of measurements before the introduction of the wind shield. This correction will counterbalance the underestimation of the collected precipitation by the unshielded precipitation gauges due to the effect of the wind. The wind induced error, related to aerodynamical effects, increases with increasing wind speed. The stronger the wind, the more capable it is of deflecting the precipitation water droplets or snowflakes, falling towards the gauge orifice, away from it. In spite of the important efficiency of the wind shield which acts to diminish the wind error, the long-term effect of changing the measuring instrumentation at some time in the observations history is the production of inhomogeneous data in the measurements records. Inhomogeneous precipitation data are sources of errors in climatology and hydrology and result in misleading conclusions regarding the climate change and climate variations, hence they should be identified and corrected through a homogenization method. The analysis includes the comparison of the precipitation data of each station during two periods, one before and one after the introduction of the wind shield. This comparison leads to the calculation of ratios representing the increase in the catch between the two periods due to the introduction of the wind shield. Temperature data are also processed in order to estimate the type of precipitation (snow/rain) in each case. The monthly corrections ranged between 5 %, for rain, and 27 % for snow precipitation. The absolute value of the increase of the average annual precipitation due the implementation of the correction was 50 mm. The comparison of the corrected against the uncorrected precipitation time series indicated a less pronounced increase (0.74 mm/y) of the precipitation during the last 150 years, after the application of the correction, compared to the increase indicated from the uncorrected data (1.19 mm/y). / Kontinuerliga samt felfria nederbördsmätningar är av stor betydelse för geovetenskaper som klimatologi och hydrologi därför att nederbördsdata är en av de primära meteorologiska parametrarna för forskning om klimatförändringen. Att säkerställa felfria (homogena) nederbörds tidsserier betyder i stort sett att säkerställa homogenitet genom att identifiera och korrigera inhomogena data. Icke homogena data uppkommer på grund av förändringar i mätmetoder och mätförhållanden under observationstiden, sedan 1860-talet tills idag alltså. Denna studies syfte är att beräkna en korrektion som ska användas för att korrigera nederbördsmätningar som utfördes sedan 1860 utan vinskydd. Vindskyddet eller vindskärmen, en speciell utrustning som användas på nederbördsinsamlare, infördes gradvis under perioden 1900-1960 vid de svenska nederbördstationerna. Vindskyddet introducerades med avsikt att minska vindens påverka vid nederbördsinsamling. Men trotts den positiva effekten som vindskyddet ledde till, genom den ökade nederbördsmängden som samlades in, skapade denna förändring av mätarutrustningen inhomogena data. Bearbetningen skedde för månadsnederbördsdata från 70 stationer från SMHIs meteorologiska nätverk genom att jämföra nederbördsobservationer som genomfördes under perioderna tio år före och tio år efter införandet av vindskydd. Dessutom användes temperaturdata från samma stationer för att uppskatta nederbördslag (snö/regn). Skälet till detta är att vinskyddseffekten är olika mellan snö och regn. Beräkningarna och bestämningen av nederbördslag ledde till en 5 % respektive 27 % nederbörds ökning för regn och snö för de mätningarna som utfördes utan vindskydd. I genomsnitt har de korrigerade värdena, under perioden som vinskyddet saknades, ökat med omkring 50 mm.

Accurately modeling aerodynamic forces and moments are crucial for understanding thebehavior of an aircraft when performing various maneuvers at different flight conditions.However, this task is challenging due to complex nonlinear dependencies on manydifferent parameters. Currently, Computational Fluid Dynamics (CFD), wind tunnel,and flight tests are the most common methods used to gather information about thecoefficients, which are both costly and time–consuming. Consequently, great efforts aremade to find alternative methods such as machine learning. This thesis focus on finding machine learning models that can model the static and thedynamic aerodynamics coefficients for lift, drag, and pitching moment. Seven machinelearning models for static estimation were trained on data from CFD simulations.The main focus was on dynamic aerodynamics since these are more difficult toestimate. Here two machine learning models were implemented, Long Short–TermMemory (LSTM) and Gaussian Process Regression (GPR), as well as the ordinaryleast squares. These models were trained on data generated from simulated flighttrajectories of longitudinal movements. The results of the study showed that it was possible to model the static coefficients withlimited data and still get high accuracy. There was no machine learning model thatperformed best for all three coefficients or with respect to the size of the training data.The Support vector regression was the best for the drag coefficients, while there wasno clear best model for the lift and moment. For the dynamic coefficients, the ordinaryleast squares performed better than expected and even better than LSTM and GPR forsome flight trajectories. The Gaussian process regression produced better results whenestimating a known trajectory, while the LSTM was better when predicting values ofa flight trajectory not used to train the models. / Att noggrant modellera aerodynamiska krafter och moment är avgörande för att förståett flygplans beteende när man utför olika manövrar vid olika flygförhållanden. Dennauppgift är dock utmanande på grund av ett komplext olinjärt beroende av många olikaparametrar. I nuläget är beräkningsströmningsdynamik (CFD), vindtunneltestningoch flygtestning de vanligaste metoderna för att kunna modellera de aerodynamiskakoefficienterna, men de är både kostsamma och tidskrävande. Följaktligen görs storaansträngningar för att hitta alternativa metoder, till exempel maskininlärning. Detta examensarbete fokuserar på att hitta maskininlärningmodeller som kanmodellera de statiska och de dynamiska aerodynamiska koefficienterna för lyftkraft,luftmotstånd och stigningsmoment. Sju olika maskininlärningsmodeller för destatiska koefficienterna tränades på data från CFD–simuleringar. Huvudfokus lågpå den dynamiska koefficienterna, eftersom dessa är svårare att modellera. Härimplementerades två maskininlärningsmodeller, Long Short–Term Memory (LSTM)och Gaussian Process Regression (GPR), samt minstakvadratmetoden. Dessa modellertränades på data skapad från flygbanesimuleringar av longitudinella rörelser. Resultaten av studien visade att det är möjligt att modellera de statiskakoefficienterna med begränsad data och ändå få en hög noggrannhet. Ingen avde testade maskininslärningsmodelerna var tydligt bäst för alla koefficienterna ellermed hänsyn till mängden träningsdata. Support vector regression var bäst förluftmotstånds koefficienterna, men vilken modell som var bäst för lyftkraften ochstigningsmomentet var inte lika tydligt. För de dynamiska koefficienterna presterademinstakvadratmetoden bättre än förväntat och för vissa signaler även bättre än LSTMoch GPR. GPR gav bättre resultat när man uppskattade koefficienterna för enflygbanan man tränat modellen på, medan LSTM var bättre på att förutspå värdenaför en flybana man inte hade tränat modellen på.