No description available.

Methane and oxygen are a promising propellant combination in future rocket propulsion engines mainly due to its advantages like reusability and cost reduction. In order to have a comprehensive understanding of this propellant combination extensive research work is being done. Especially, for reusable rocket engines the thermal calculations become vital as an effective and efficient cooling system is crucial for extending the engine life. The design of cooling channels may significantly be influenced by radiation. Within the framework of this thesis, the gas radiation heat transfer is modelled for CFD simulation of rocket thrust chambers and analysed for the 𝐶𝐻4/𝑂2 fuel combination. The radiation is modelled within ArianeGroup’s in-house spray combustion CFD tool - Rocflam3, which is used to carry out the simulations. Radiation properties can have strong influence for certain chemical compositions, especially 𝐶𝑂2 and 𝐻2𝑂 which are the products of the 𝐶𝐻4 and 𝑂2 combustion. A simplified gas radiation transport equation is implemented along with various spectral models which compute the gas emissivity for higher temperature. Also, Rocflam-II code which has an existing gas radiation model is used to compare and validate the simplified model. Finally the combination of the convective and radiative heat transfer values are compared to the experimental test data. In contrast to the previously existing emissivity models with a certain temperature limit, the model used here enables the inclusion for the total emissivity of 𝐶𝑂2 and 𝐻2𝑂 for temperatures up to 3400 K and hence more appropriate for hydrocarbon combustion in space propulsion systems. It turns out that the gas radiation is responsible for 2-4% of the total heat flux for a 𝐶𝐻4/𝑂2 combustion chamber with maximum integrated temperature of 2700 K. The influence of gas radiation would be greater than 4% respective of the integrated temperature. Gas radiation heat flux effects are higher in stream-tube combustion zone compared to the other sections of the thrust chamber. The individual contribution of radiative heat flux by 𝐶𝑂2 was noted to be 1.5-2 times higher than that to 𝐻2𝑂. It was shown that the analytically derived simplified expression for gas radiation along with the various spectral models had reasonable approximation of the measured radiation. The estimated radiation was correct to the measured radiation from the Rocflam-II model for a temperature range of 400-3400 K. / Metan och syre är en lovande kombination av drivmedel i framtida raketframdrivningsmotorer främst på grund av dess fördelar som återanvändbarhet och kostnadsminskning. För att få en omfattande förståelse av denna drivmedelkombination görs ett omfattande forskningsarbete. Speciellt för återanvändbara raketmotorer blir värmeberäkningarna viktiga eftersom ett effektivt och effektivt kylsystem är avgörande för att förlänga livslängden på motorn. Utformningen av kylkanaler kan betydligt påverkas av strålning. Inom ramen för denna avhandling modelleras gasstrålningsvärmeöverföringen för CFD-simulering av rakettryckkamrar och analyseras för 𝐶𝐻4/𝑂2 -bränslekombinationen. Strålningen är modellerad i ArianeGroup’s egen förbränning CFD-verktyg - Rocflam3, som används för att utföra simuleringarna. Strålningsegenskaper kan ha starkt inflytande för vissa kemiska kompositioner, särskilt 𝐶𝑂2 och 𝐻2𝑂 som är produkterna från förbränningen 𝐶𝐻4 och 𝑂2. En förenklad gasstrålningstransportekvation implementeras tillsammans med olika spektralmodeller som beräknar gasemissiviteten för högre temperatur. Dessutom används Rocflam-II-kod som har en befintlig gasstrålningsmodell för att jämföra och validera den förenklade modellen. Slutligen jämförs kombinationen av konvektiva och strålningsvärmeöverföringsvärden med de experimentella testdata. Till skillnad från de tidigare existerande utsläppsmodellerna med en viss temperaturgräns möjliggör modellen som används här att inkludera den totala emissiviteten för 𝐶𝑂2 och 𝐻2𝑂 för temperaturer upp till 3400 K och därmed mer lämplig för kolväteförbränning i rymdframdrivningssystem. Det visar sig att gasstrålningen svarar för 2-4% av det totala värmeflödet för en 𝐶𝐻4/𝑂2 förbränningskammare med maximal integrerad temperatur på 2700 K. Påverkan av gasstrålning skulle vara större än 4% av den integrerade temperaturen. Effekter på värmeströmning av gasstrålning är högre i strömrörs förbränningszon jämfört med de andra sektionerna av tryckkammaren. Det individuella bidraget från strålningsvärmeflöde med 𝐶𝑂2 noterades vara 1.5-2 gånger högre än det 𝐻2𝑂. Det visades att det analytiskt härledda förenklade uttrycket för gasstrålning tillsammans med de olika spektralmodellerna hade en rimlig tillnärmning av det uppmätta strålning. Den uppskattade strålningen var korrekt den uppmätta strålningen från Rocflam-II-modellen för ett temperaturintervall på 400-3400 K.

Methane and oxygen are a promising propellant combination in future rocket propulsion engines mainly due to its advantages like reusability and cost reduction. In order to have a comprehensive understanding of this propellant combination extensive research work is being done. Especially, for reusable rocket engines the thermal calculations become vital as an effective and efficient cooling system is crucial for extending the engine life. The design of cooling channels may significantly be influenced by radiation. Within the framework of this thesis, the gas radiation heat transfer is modelled for CFD simulation of rocket thrust chambers and analysed for the 𝐶𝐻4/𝑂2 fuel combination. The radiation is modelled within ArianeGroup’s in-house spray combustion CFD tool - Rocflam3, which is used to carry out the simulations. Radiation properties can have strong influence for certain chemical compositions, especially 𝐶𝑂2 and 𝐻2𝑂 which are the products of the 𝐶𝐻4 and 𝑂2 combustion. A simplified gas radiation transport equation is implemented along with various spectral models which compute the gas emissivity for higher temperature. Also, Rocflam-II code which has an existing gas radiation model is used to compare and validate the simplified model. Finally the combination of the convective and radiative heat transfer values are compared to the experimental test data. In contrast to the previously existing emissivity models with a certain temperature limit, the model used here enables the inclusion for the total emissivity of 𝐶𝑂2 and 𝐻2𝑂 for temperatures up to 3400 K and hence more appropriate for hydrocarbon combustion in space propulsion systems. It turns out that the gas radiation is responsible for 2-4% of the total heat flux for a 𝐶𝐻4/𝑂2 combustion chamber with maximum integrated temperature of 2700 K. The influence of gas radiation would be greater than 4% respective of the integrated temperature. Gas radiation heat flux effects are higher in stream-tube combustion zone compared to the other sections of the thrust chamber. The individual contribution of radiative heat flux by 𝐶𝑂2 was noted to be 1.5-2 times higher than that to 𝐻2𝑂. It was shown that the analytically derived simplified expression for gas radiation along with the various spectral models had reasonable approximation of the measured radiation. The estimated radiation was correct to the measured radiation from the Rocflam-II model for a temperature range of 400-3400 K. / Metan och syre är en lovande kombination av drivmedel i framtida raketframdrivningsmotorer främst på grund av dess fördelar som återanvändbarhet och kostnadsminskning. För att få en omfattande förståelse av denna drivmedelkombination görs ett omfattande forskningsarbete. Speciellt för återanvändbara raketmotorer blir värmeberäkningarna viktiga eftersom ett effektivt och effektivt kylsystem är avgörande för att förlänga livslängden på motorn. Utformningen av kylkanaler kan betydligt påverkas av strålning. Inom ramen för denna avhandling modelleras gasstrålningsvärmeöverföringen för CFD-simulering av rakettryckkamrar och analyseras för 𝐶𝐻4/𝑂2 -bränslekombinationen. Strålningen är modellerad i ArianeGroup’s egen förbränning CFD-verktyg - Rocflam3, som används för att utföra simuleringarna. Strålningsegenskaper kan ha starkt inflytande för vissa kemiska kompositioner, särskilt 𝐶𝑂2 och 𝐻2𝑂 som är produkterna från förbränningen 𝐶𝐻4 och 𝑂2. En förenklad gasstrålningstransportekvation implementeras tillsammans med olika spektralmodeller som beräknar gasemissiviteten för högre temperatur. Dessutom används Rocflam-II-kod som har en befintlig gasstrålningsmodell för att jämföra och validera den förenklade modellen. Slutligen jämförs kombinationen av konvektiva och strålningsvärmeöverföringsvärden med de experimentella testdata. Till skillnad från de tidigare existerande utsläppsmodellerna med en viss temperaturgräns möjliggör modellen som används här att inkludera den totala emissiviteten för 𝐶𝑂2 och 𝐻2𝑂 för temperaturer upp till 3400 K och därmed mer lämplig för kolväteförbränning i rymdframdrivningssystem. Det visar sig att gasstrålningen svarar för 2-4% av det totala värmeflödet för en 𝐶𝐻4/𝑂2 förbränningskammare med maximal integrerad temperatur på 2700 K. Påverkan av gasstrålning skulle vara större än 4% av den integrerade temperaturen. Effekter på värmeströmning av gasstrålning är högre i strömrörs förbränningszon jämfört med de andra sektionerna av tryckkammaren. Det individuella bidraget från strålningsvärmeflöde med 𝐶𝑂2 noterades vara 1.5-2 gånger högre än det 𝐻2𝑂. Det visades att det analytiskt härledda förenklade uttrycket för gasstrålning tillsammans med de olika spektralmodellerna hade en rimlig tillnärmning av det uppmätta strålning. Den uppskattade strålningen var korrekt den uppmätta strålningen från Rocflam-II-modellen för ett temperaturintervall på 400-3400 K.

Measuring the thrust of cold gas micro-thrusters, due to the small magnitude of the generated force, is a challenging task, and to obtain satisfying quality of results usually careful adjustments of the setup has to be performed. The work presented in this paper aims at improving the quality of such measurements at the GomSpace Sweden company. The work consists of two parts: In the first part the author focuses on improving current thrust measurements setup implemented in the company, which consists of a vacuum compatible laboratory scale. It was observed that the results obtained from this setup were approximately 25‒35% lower than expected. A test campaign performed within the work found that this was associated mainly with backflow of plume expansion gases. Covering the scale and the tested propulsion unit with a box having openings only for thrusters was proved to be sufficient setup upgrade to mitigate the issue. In the second part of the project an alternative setup utilising a hanging pendulum-based solution with strain measurement-based force sensor is proposed and its design is thoroughly described. Results of initial tests of a 3D printed prototype of this setup are presented, proving its potential to produce results with better quality of output than the laboratory scale. / Att mäta dragkraften från mikrodysor baserade på kallgas är på grund av den låga genererade kraften en utmanande uppgift. För att få tillfredsställande kvalitet på resultatet måste vanligtvis noggranna justeringar av inställningarna utföras. Arbetet som presenteras i denna rapport syftar till att förbättra kvaliteten på sådana mätningar vid GomSpace Sweden AB. Arbetet består av två delar: I den första delen fokuserar författaren på att förbättra den nuvarande uppställningen för mätning av dragkraft vid GomSpace, bestående av en vakuumkompatibel laboratorievåg. Det observerades att resultaten från denna mätupställning var cirka 25‒35% lägre än förväntat. En testkampanj som utfördes inom ramen för detta arbete visade att detta främst var förknippat med ett tillbakaflöde av gaser från den expanderande bränsleplymen. Att täcka över vågen och den testade framdrivningsenheten med en låda med öppningar endast för dysan visade sig vara tillräckligt för att minska problemet. I den andra delen föreslås ett alternativt upplägg baserat på en hängande pendel med en töjningsmätningsbaserad kraftsensor, dess utformming beskrivs utförligt. Resultaten av de första testerna av en 3D-utskriven prototyp av denna uppställning presenteras, vilket visar på dess potential att producera mätningar med bättre kvalitet än laboratorievågen.

No description available.

Den här studien beskriver hur grafikkort kan användas på en bredare front änmultimedia. Arbetet förklarar och diskuterar huvudsakliga alternativ som finnstill att använda grafikkort till generella operationer i dagsläget. Inom denna studieanvänds Nvidias CUDA arkitektur. Studien beskriver hur grafikkort användstill egna operationer rent praktiskt ur perspektivet att vi redan kan programmerai högnivåspråk och har grundläggande kunskap om hur en dator fungerar. Vianvänder s.k. accelererade bibliotek på grafikkortet (THRUST och CUBLAS) föratt uppnå målet som är utveckling av programvara och prestandatest. Resultatetär program som använder GPU:n till generella och prestandatest av dessa,för lösning av olika problem (matrismultiplikation, sortering, binärsökning ochvektor-inventering) där grafikkortet jämförs med processorn seriellt och parallellt.Resultat visar att grafikkortet exekverar upp till ungefär 50 gånger snabbare(tidsmässigt) kod jämfört med seriella program på processorn. / This study describes how we can use graphics cards for general purpose computingwhich differs from the most usual field where graphics cards are used, multimedia.The study describes and discusses present day alternatives for usinggraphic cards for general operations. In this study we use and describe NvidiaCUDA architecture. The study describes how we can use graphic cards for generaloperations from the point of view that we have programming knowledgein some high-level programming language and knowledge of how a computerworks. We use accelerated libraries (THRUST and CUBLAS) to achieve our goalson the graphics card, which are software development and benchmarking. Theresults are programs countering certain problems (matrix multiplication, sorting,binary search, vector inverting) and the execution time and speedup forthese programs. The graphics card is compared to the processor in serial andthe processor in parallel. Results show a speedup of up to approximatly 50 timescompared to serial implementations on the processor.

<p dir="ltr">The research presented in this thesis presents methods to solve multi-agent task allocation and path planning problems in the application of on-orbit servicing.</p>

In nature, rock masses are not static, but constantly changing with erosion, metamorphosis, tectonics and more. Rocks that bend and buckle can be seen almost as nature's origami, being folded into new shapes and structures. During shortening of a sequence of sedimentary layers, they fold and/or thrust to accommodate the convergence. Folds initiate as kinks which may evolve into thrusts. These folds and thrusts form a wedge which grows in height and length with continued convergence. This study examines the sequence of formation of kinking in fold and thrust belts, specifically the development of forekinks from thrusting and the evolution of the wedge. This was done through geometric analysis of images taken of an analogue sandbox model, run in 2011, which consisted of horizontal layers shortened from one end to 25% bulk convergence above a rigid basement. In nature, such wedges are found as accretionary prisms in convergence zones and as fold and thrust belts on either side of an orogen. By simulating the creation of these wedges and kinks with controlled parameters, it is possible to gain an understanding of the mechanical processes involved in their creation, which allows for a better understanding of these processes in nature. This study is mainly based on measurements of separation created by kinking, dip of the kinks at different levels, and the dimensions of the wedge, in addition to other geometric features. The results showed clear trends for the evolution of these geometric features with progressive model shortening. Results show that, forekinks become inactive when a new kink develops in its foreland. The amount of separation within a kink is dependent on how soon a new kink is developed in front of it and the throw (vertical component) is generally larger than the heave (horizontal component). Dip of a forekink steepens as the forekink cumulatively rotates backwards by the creation of new forekinks in front of it. Evolution of the forekinks has a direct impact on wedge development. Wedge length is larger than height and as the shortened layers are compacted, the dimensions of the wedge increase at different rates. Generally the results of this study are in agreement with previous research conducted within the subject. If rock folding is nature’s origami, then the study of these processes can allow us to understand how fold and thrust belts develop, just as studying how a piece of paper folds, can show us how a napkin can transform into a swan. / I naturen är bergmassor inte statiska utan förändras ständigt av erosion, metamorfos, tektonik med mera. Berg som böjs och bänds kan nästan ses som naturens origami; veckandes till nya former och strukturer. Under förkortning av en sekvens sedimentära lager viker de sig och/eller förkastas för att tillgodose konvergensen. Ett veck i ett lager kan så småningom utvecklas till en förkastning. Dessa veck och förkastningar bildar en kil som växer både på höjden och längden med fortsatt konvergens. Denna studie undersöker veckbildning i bergskedjor, specifikt utvecklingen av framåtvända veck och kilens utveckling. Detta gjordes genom geometrisk analys av bilder tagna av ett försök utfört i en analog Sandbox-modell (gjort 2011) som bestod av horisontella lager förkortade från ena änden till 25% bulk-förkortning ovanför en fast bas. Kilar såsom de som ses i modellen hittas i naturen som accretionära prismor i konvergenszoner och på vardera sida om bergskedjor. Genom att simulera skapandet av dessa kilar och veck i en kontrollerad miljö är det möjligt att skapa sig en förståelse för de mekaniska processer som är involverade i dess skapande, vilket möjliggör en bättre förståelse av dessa processer i naturen. Denna studie är huvudsakligen baserad på mätning av separation skapad av veckning, veckens stupning vid olika djup och kilens dimensioner, tillsammans med andra geometriska egenskaper. Resultaten visade tydliga trender för utvecklingen av dessa geometriska egenskaper i samband med att modellen förkortades. Resultaten visar att framåtvända veck blir inaktiva när ett nytt veck utvecklas framför den. Mängden separation inom ett veck beror på hur snart det nya vecket utvecklas framför den och kast (vertikal komponent) är i allmänhet större än hiv (horisontell komponent). Stupning av ett veck blir brantare när vecket kumulativt roterar bakåt genom att det skapas nya veck framför den. Utvecklingen av vecken har en direkt inverkan på kilens utveckling. Kilen är längre än den är hög och då de förkortade lagren komprimeras växer kilens dimensioner i olika takt. Överlag överensstämmer resultaten av denna studie med tidigare forskning inom ämnet. Om veckandet av bergmassor är naturens origami, kan studerandet av dessa processer möjliggöra för oss att förstå hur bergskedjor utvecklas, precis som att studerandet av hur ett papper viker sig, kan visa oss hur en servett kan förvandlas till en svan.

L'objectif de cette étude est de résoudre les qualités de vol d'une aile volante long courrier, au stade de la conception avion. Le concept d'aile volante promet un gain important en terme de performances et de niveau de finesse par rapport aux configurations classiques. Ce gain est obtenu par l'intégration des quatre fonctions principales de l'avion (portance, contrôle, propulsion, transport) dans un seul corps. Ces choix de configuration entraînent des challenges à relever, dont l'obtention de qualités de vol respectant la certification. La configuration initiale étudiée présente de fortes instabilités longitudinales et latérales, une faible autorité en roulis, et des difficultés à effectuer la manœuvre de rotation au décollage. Dans cette étude sont proposées des solutions, combinant des surfaces de contrôle innovantes et des degrés de libertés originaux, qui tirent profit des avantages de la configuration. Les qualités de vols sont résolues dans un processus de résolution avec aussi peu de boucles que possible, et l'impact sur les performances est minimisé. En sortie de ce processus se trouve l'architecture de surface de contrôle optimisée, qui minimise l'impact des qualités de vol sur le coût de la mission. / The aim of this study is to solve the handling qualities problems of a long range blended wing body, at the conceptual design phase. That concept, also named flying wing in this report, is an aircraft which integrates the four aircraft functions (lift, control, propulsion, passengers transportation) in one single body. That configuration presents a benefit in cruise lift-over-drag ratio, as well as in noise emissions, due to the shielding effect provided by the inner wing to mask the engine noise.That configuration choice leads also to challenges. One of them is the handling qualities. The baseline studied flying wing presents initially longitudinal and lateral instabilities, as well as lack of roll manoeuvrability and difficulty to do the rotation at takeoff. In this report are proposed solutions, combining innovative control surfaces and original drivers, which are adapted to the configuration advantages. The handling qualitiesare solved in a resolution process with as few loops as possible, and the impact on the performances is minimized. The output of that process is the best control surfaces architecture and airfoils design which minimizes the impact of the handling qualities resolution on the cost of the mission.

Cette thèse traite de l’enregistrement de la déformation, à différentes échelles de temps et d’espace dans la chaîne plissée de Malargüe et le bloc de San Rafael, situés dans la partie septentrionale du bassin de Neuquén en Argentine. La première partie du travail comprend une analyse de la déformation finie (chaîne de Malargüe) et de la déformation active (bloc de San Rafael) à l’échelle macroscopique. De manière générale, les coupes structurales régionales proposées mettent clairement en évidence le rôle l’héritage structural lié aux structures générées lors de l’ouverture du bassin au Jurassique. Nous montrons également que les mécanismes de soulèvement actuels du bloc de San Rafael à l’est reprennent les modalités de la déformation d’âge Miocène dans la chaîne. Contrairement au mode de structuration des prismes critiques classiques caractérisés par la localisation de la déformation le long d’un niveau de décollement, la structuration de la chaîne est ici issue d’une déformation distribuée plus largement dans la lithosphère. A l’échelle de l’endommagement mesoscopique, la fracturation régionale nous a permis d’enregistrer les différents champs de contraintes régionaux liés aux phases de raccourcissement depuis le domaine pré-plissement jusqu’à la phase syn-plissement. Ces différentes phases sont en accord avec la cinématique de la convergence de la plaque Nazca depuis le Crétacé supérieur. A l’échelle microscopique, l’analyse des propriétés de susceptibilité magnétique des roches met en évidence, d’une part, une compartimentalisation de la déformation à l’échelle de la matrice liée à l’héritage structural extensif. D’autre part, la distribution spatiale de cet endommagement ne démontre pas l’existence de gradient clair des fabriques magnétiques depuis l’avant-pays vers les zones internes ce qui confirme le caractère atypique du système Andin à la latitude de 35°S. Ce dernier étant principalement contrôlé par une déformation distribuée, liée à l’héritage structural et singulièrement différente de celle attendu dans le cadre de la théorie du prisme critique. / This PhD project deals with multiscale record of the tectonic signal in the Malargüe fold-and-thrust-belt (MFTB) located in the northern part of the Neuquén basin (Argentina). The first results presented rely on the study of the macroscopic finite strain in the fold-belt and the characterization of the active deformation of the San Rafael Block uplift. The cross-sections we produce show that structural inheritance related to the Jurassic extension is the main parameter controlling the belt structure. In addition we proposed that the building mechanisms that controlled the MFTB evolution by Miocene times are the same than those triggering the present day San Rafael block uplift. The second part of this work is dedicated to mesoscopic strain pattern analysis recorded by fracture networks. Throughout the MFTB, we are able to describe the occurrence of four main fractures sets emplaced in several stress regime that are linked (1) to the inheritance and (2) to the well-known compression phases from pre-folding to syn-folding settings. Finally the third part of this work describes the microscopic damage recorded by the anisotropy of magnetic susceptibility method. We mainly evidence that there is no clear gradient of magnetic fabrics from foreland to hinterland and that deformation is compartmentalized by structural inheritance. This atypical pattern of magnetic fabrics succession reveals that the matrix damage is governed by the same strain distribution as those observed at macroscopic scale thus providing a supplementary argument to consider the Andean system at these latitudes as singularly different from a classical Coulomb wedge.