Detta examensarbete undersöker möjligheten att tillämpa tidiga och ej så beräkningstunga CFD-simuleringar (’Computational Fluid Dynamics’) för optimering av gasväxlingskomponenter tidigt i produktutvecklingsprocessen.

Examensarbetet har innefattat framtagande av generellt applicerbara inställningar och riktlinjer vid modellering av gasväxlingskomponenter med programvaran OpenFOAM, optimerade för att nyttja så låg beräkningskraft som möjligt men fortfarande erhålla tillräckligt noggranna och pålitliga resultat.

Rapporten ger en teoretiskt genomlysning med motivering av simuleringsrelaterade val i OpenFOAM i syfte att validera och efter behov justera de inställningar och parameterval ansatta i det befintliga Excel skriptet – framtaget av avdelningen med ansvar för avgasefterbehandlingssystem – som automatiserar uppställningen av OpenFOAM:s simuleringsrelaterade filstruktur. Detta i syfte att erhålla och säkerställa pålitliga resultat vid användning av skriptet anpassat för simulering av gasväxlingskomponenter. Rapporten redovisar även bakomliggande analyser för olika inställningar och val i OpenFOAM i syfte att tjäna som välgrundade riktlinjer genom hela CFD-processen; såsom för skapande av geometriska modeller, generering av volymsnät, åtgärder för att säkerställa konvergens samt uppställning och tolkning av resultatet.

En av examensarbetets leveranser är en metodbeskrivning utformad med praktiska riktlinjer för genomförandet av hela CFD-processen med avsedda programvaror samt med tillhörande praxis avseende simuleringsrelaterade val genom processen.

Ett antal genomförda fallstudier i examensarbetet visar att OpenFOAM har potential att utföra initiala och indikativa simuleringar för att mer tidseffektivt möjliggöra en bredare idégenerering i konceptutvecklingsfasen.

This thesis investigates the possibility of applying early and not so computational heavy simulations using Computational Fluid Dynamics (CFD) for optimization of gas exchange components early in the product development process.

The scope of the thesis includes the development of generally applicable settings and guidelines – documented in a methodology – when modelling gas exchange components with the software OpenFOAM, optimized to use as low computational power as possible but still obtaining sufficiently accurate and reliable data.

The report consists of a theoretical study and motives for simulation-related choices in OpenFOAM in order to adjust and validate the settings and parameter choices applied in the existing Excel script – developed by the department responsible for exhaust aftertreatment systems – that automates the set-up of OpenFOAM's simulation-related file structure. This in order to obtain and ensure reliable results using the script adapted to the environment for gas exchange components.

The report also presents underlying analyses for different settings and choices in order to serve as well-founded guidelines throughout the CFD-process; such as the creation of geometric models, the generation of mesh, measures to ensure convergence, and the set-up and interpretation of the results.

One of the deliverables of the thesis is a method description designed with practical guidelines for the entire CFD-process with intended software’s and with associated best practices in regards of simulation-related choices throughout the process.

A number of case studies – that has been simulated in this thesis – show that OpenFOAM has the potential to perform initial and indicative simulations enabling a more time-efficiently and broader ideation in the concept development phase.