This thesis is motivated by the application of active flow control on the cabin of trucks, thereby providing a new means of drag reduction. Particularly, the work presented strives to identify how plasma actuators can be used to reduce the drag caused by the detachment of the flow around the A-pillars. This is achieved by conducting numerical simulations, and is part of a larger project that also includes experimental. The effect of plasma actuators is modeled through a body force, which adds very little computational cost and is suitable for implementation in most CFD solvers. The spatial distribution of this force is described by coefficients which have been optimized against experimental data, and the model was shown to be able to accurately reproduce the wall jet created by a single plasma actuator in a no-flow condition. A half cylinder geometry - a simplified geometry for the A-pillar of a truck - was used in a preliminary Large Eddy Simulation (LES) study that showed that the actuator alone, operated continuously, was not sufficient to achieve a significant reduction of the drag. Nevertheless, a significant drag reduction was obtained by simply increasing the strength of the body force to a higher value, showing that this type of actuation remains relevant for the reduction of drag. In the course of finding ways to improve the efficiency of the actuator, dynamic mode decomposition was investigated as a post-processing tool to extract structures in the flow. Such structures are identified by their spatial location and frequency, and might help to understand how the actuator should be used to maximize drag reduction. Thus a parallel code for dynamic mode decomposition was developed in order to facilitate the treatment of the large amounts of data obtained by LES. This code and LES itself were thereafter evaluated in the case of a pulsating channel flow. By using the dynamic mode decomposition it was possible to accurately extract oscillating profiles at the forcing frequency, although harmonics with lower amplitude compared to the turbulence intensity could not be obtained. / Denna avhandling behandlar tillämpningen av aktiv strömningskontroll för lastbilshytter, vilket är en ny metod för minskning av luftmotståndet. Mer i detalj är det övergripande målet att visa på hur plasmaaktuatorer kan användas för att minska luftmotståndet orsakat av avlösningen runt A-stolparna. In denna avhandling studeras detta genom numeriska simuleringar. Arbetet är en del av ett projekt där även experimentella försök görs. Effekten av plasmaaktuatorer modelleras genom en masskraft, vilket inte ger nämnvärd ökning av beräkningstiden och är lämplig för implementering i de flesta CFD-lösare. Den rumsliga fördelningen av kraften bestäms av koefficienter vilka i detta arbete beräknades utifrån experimentella data. Modellen har visat sig kunna återskapa en stråle nära väggen med god noggrannhet av en enskild plasmaaktuator för en halvcylinder utan strömning. Samma geometri - en halvcylinder som här används som förenklad geometri av A-stolpen på en lastbil - användes i en preliminär LES studie som visade att enbart aktuatorn vid kontinuerlig drift inte var tillräckligt för att uppnå en signifikant minskning av luftmotståndet. En signifikant minskning av luftmotståndet erhölls genom att helt enkelt öka styrkan på kraften, vilket visats att denna typ av strömningskontroll är relevant för minskning av luftmotståndet. I syfte att förbättra effektiviteten hos aktuatorn, studerades dynamic mode decomposition, som ett verktyg för efterbehandling för att få fram flödesstrukturer. Dessa strukturer identifieras genom deras rumsupplösning och frekvens och kan hjälpa till att förstå hur aktuatorerna bör användas för att minska luftmotståndet. En parallelliserad kod för dynamic mode decomposition utvecklades för att underlätta efterbehandlingen av de stora datamängder som fås från LES-beräkningarna. Slutligen, utvärderades denna kod och LES-beräkningar på ett strömningsfall med pulserande kanalflöde. Metoden, dynamic mode decomposition, visade sig kunna extrahera de oscillerande flödesprofilerna med hög noggrannhet för den påtvingade frekvensen. Övertoner med lägre amplitud jämfört med turbulensintensiteten kunde dock inte erhållas. / <p>QC 20150312</p>

The thesis deals with the flow in pipe bends and radial turbines geometries that are commonly found in an Internal Combustion Engine (ICE). The development phase of internal combustion engines relies more and more on simulations as an important complement to experiments. This is partly because of the reduction in development cost and the shortening of the development time. This is one of the reasons for the need of more accurate and predictive simulations. By using more complex computational methods the accuracy and predictive capabilities are increased. The disadvantage of using more sophisticated tools is that the computational time is increasing, making such tools less attractive for standard design purposes. Hence, one of the goals of the work has been to contribute to assess and improve the predictive capability of the simpler methods used by the industry. By comparing results from experiments, Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) computations, and Large Eddy Simulations (LES) the accuracy of the different computational methods can be established. The advantages of using LES over RANS for the flows under consideration stems from the unsteadiness of the flow in the engine manifold. When such unsteadiness overlaps the natural turbulence the model lacks a rational foundation. The thesis considers the effect of the cyclic flow on the chosen numerical models. The LES calculations have proven to be able to predict the mean field and the fluctuations very well when compared to the experimental data. Also the effects of pulsatile exhaust flow on the performance of the turbine of a turbocharging system is assessed. Both steady and pulsating inlet conditions are considered for the turbine case, where the latter is a more realistic representation of the real flow situation inside the exhaust manifold and turbine. The results have been analysed using different methods: single point Fast Fourier Transforms (FFT), probe line means and statistics, area and volume based Proper Orthogonal Decomposition (POD) and Dynamic Mode Decomposition (DMD). / Denna avhandling behandlar flödet i rörkrökar och radiella turbiner som vanligtvis återfinns i en förbränningsmotor. Utvecklingsfasen av förbränningsmotorer bygger mer och mer på att simuleringar är ett viktigt komplement till experiment. Detta beror delvis på minskade utvecklingskostnader men även på kortare utevklningstider. Detta är en av anledningarna till att man behöver mer exakta och prediktiva simuleringsmetoder. Genom att använda mer komplexa beräkningsmetoder så kan både nogrannheten och prediktiviteten öka. Nackdelen med att använda mer sofistikerade metoder är att beräkningstiden ökar, vilket medför att sådana verktyg är mindre attraktiva för standardiserade design ändamål. Härav, ett av målen med projektet har varit att bidra med att bedöma och förbättra de enklare metodernas prediktionsförmåga som används utav industrin. Genom att jämföra resultat från experiment, Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) och Large Eddy Simulations (LES) så kan nogrannheten hos de olika simuleringsmetoderna fastställas. Fördelarna med att använda LES istället för RANS när det gäller de undersökta flödena kommer ifrån det instationära flödet i grenröret. När denna instationäritet överlappar den naturligt förekommande turbulensen så saknar modellen en rationell grund. Denna avhandling behandlar effekten av de cykliska flöderna på de valda numeriska modellerna. LES beräkningarna har bevisats kunna förutsäga medelfältet och fluktuationerna väldigt väl när man jämför med experimentell data. Effekterna som den pulserande avgasströmning har på turboladdarens turbin prestanda har också kunnat fastställas. Både konstant och pulserande inlopps randvillkor har används för turbinfallet, där det senare är ett mer realistiskt representation av den riktiga strömningsbilden innuti avgasgrenröret och turbinen. Resultaten har analyserats på flera olika sätt: snabba Fourier transformer (FFT) i enskilda punkter, medelvärden och statistik på problinjer, area och volumsbaserade metoder så som Proper Orthogonal Decomposition (POD) samt Dynamic Mode Decomposition (DMD). / <p>QC 20140919</p>