Doktorand i numerisk simulering av turbulent värmeöverföring över skrovliga ytor

Om arbetsplatsen Doktoranden kommer att vara anställd vid Institutionen för Energivetenskaper vid Lunds tekniska högskola (LTH),

Lunds universitet, och tillhöra avdelningen för värmeöverföring. Forskningsmiljön bedriver forskning inom strömningsmekanik,

värmeöverföring och beräkningsströmningsmekanik, med särskilt fokus på numerisk modellering och simulering av turbulenta strömmar

och tekniska tillämpningar. Doktoranden kommer att arbeta i en forskningsmiljö som förenar grundforskning med tillämpningar av

direkt relevans för industrin. Projektet genomförs i nära samarbete med Siemens Energy AB, Ericsson AB, TRATON AB och RISE. Det

ger möjlighet att arbeta i gränslandet mellan grundforskning, avancerade numeriska metoder och industriellt relevanta problem.

Doktoranden får tillgång till expertis inom beräkningsströmningsmekanik (CFD), turbulens, värmeöverföring, numeriska metoder och

högprestandaberäkningar. Arbetet innebär omfattande användning av högprestandaberäkningsresurser, både GPU- och CPU-baserade. Att

vara doktorand Som doktorand är du både antagen som student och anställd vid Lunds universitet. Som doktorand får du vetenskaplig

skolning. Du tränas i att tänka kritiskt och analytiskt, lösa problem självständigt med lämpliga metoder och utveckla en

medvetenhet om forskningsetik. Du får också möjlighet att arbeta i projekt och utveckla ditt ledarskap och din pedagogiska

förmåga. Under hela utbildningen får du handledning. Doktorandutbildningen avslutas med en avhandling och doktorsexamen. Ämnes-

och projektbeskrivning Ytråhet påverkar turbulent strömning, väggfriktion och värmeöverföring i många tekniska system. Det är

viktigt att förstå och kunna förutsäga dessa effekter inom en rad tillämpningar, bland annat energisystem, termisk hantering och

transporter. Trots den praktiska betydelsen är det fortfarande en utmaning att förutsäga turbulent värmeöverföring över

realistiska skrovliga ytor med god noggrannhet, särskilt när arbetsmediets egenskaper och de relativa tjocklekarna hos impuls- och

värmegränsskikten varierar. Målet med doktorandprojektet är att fördjupa den fysikaliska förståelsen av samspelet mellan ytråhet,

turbulens och värmeöverföring samt omsätta förståelsen i förbättrade tekniska modeller. Forskningen kommer främst att använda

högupplösta numeriska simuleringar, däribland direkt numerisk simulering (DNS) och storvirvelsimulering (LES). Olika CFD-program

kommer att användas beroende på problem och önskad noggrannhet, bland annat OpenFOAM, CaNS och nekRS. Simuleringarna kommer i stor

utsträckning att använda moderna högprestandaberäkningsresurser med både GPU:er och CPU:er. Projektet undersöker hur ytråhet

påverkar turbulent strömning och värmeöverföring för olika fluider och termiska förhållanden. Särskild uppmärksamhet ägnas åt

samspelet mellan råhetsgeometri, turbulenta strukturer samt impuls- och värmegränsskikt, även när de termiska gränsskiktens och

impulsgränsskiktens relativa tjocklek skiljer sig åt. Data från de högupplösta simuleringarna ska användas för att identifiera

relevanta fysikaliska mekanismer och skalningssamband samt stödja utvecklingen av reducerade modeller och tekniska modeller för

värmeöverföring över skrovliga ytor. Det omfattar förbättrade modeller och korrelationer som lämpar sig för

Reynoldsmedelvärdesbaserade Navier–Stokes-simuleringar (RANS). Det övergripande målet är att knyta samman grundläggande

turbulensfysik, högupplösta numeriska simuleringar och beräkningsmodeller som kan användas vid teknisk konstruktion. Projektet

genomförs i nära samarbete med Siemens Energy AB, Ericsson AB, TRATON AB och RISE. Samarbetet ger möjligheter till vetenskapligt

utbyte och kontakt med forskare och ingenjörer som arbetar med industriella tillämpningar av turbulent strömning och

värmeöverföring.

Arbetsuppgifter

Du ägnar huvuddelen av din arbetstid åt forskarutbildningen, som omfattar deltagande i

forskningsprojekt samt forskarutbildningskurser, seminarier och vetenskapliga konferenser. En central del av arbetet är att

genomföra och analysera högupplösta numeriska simuleringar av turbulent strömning och värmeöverföring över skrovliga ytor. Du

använder CFD- och högprestandaberäkningsramverk, exempelvis OpenFOAM, CaNS och nekRS, på CPU- och GPU-baserade system. Du ska ha

erfarenhet av jämförbara simuleringsverktyg och högprestandaberäkningssystem (HPC); erfarenhet av de specifika program som används

i projektet är meriterande. Arbetsuppgifterna omfattar - Genomföra DNS- och LES-simuleringar av turbulent strömning och

värmeöverföring över skrovliga ytor med OpenFOAM, CaNS, nekRS eller jämförbara ramverk för CFD och vetenskapliga beräkningar. -

Förbereda, köra, validera och analysera simuleringar på GPU- och CPU-baserade högprestandaberäkningssystem. - Undersöka hur

ytråhetens geometri och egenskaper påverkar turbulent impuls- och värmeöverföring. - Undersöka effekterna av fluidernas egenskaper

och termiska förhållanden, inklusive olika förhållanden mellan impuls- och värmegränsskiktens tjocklek. - Bearbeta, analysera och

visualisera stora datamängder, identifiera fysikaliska mekanismer och ta fram skalningssamband utifrån DNS- och LES-data. -

Utveckla reducerade modeller, korrelationer och förbättrade RANS-modeller för turbulent värmeöverföring över skrovliga ytor. -

Bedöma och validera de utvecklade modellerna mot högupplösta numeriska data och, när sådana finns, experimentella data. -

Samarbeta med forskare vid Lunds universitet och med projektets industri- och forskningspartner. - Presentera forskningsresultat

vid projektmöten, vetenskapliga konferenser och internationella workshoppar. - Skriva vetenskapliga artiklar för publicering i

internationella sakkunniggranskade tidskrifter och bidra till doktorsavhandlingen. Arbetet kan innebära resor inom Sverige och

internationellt för projektmöten, besök hos forsknings- och industripartner, konferenser och forskningssamarbeten.

Arbetsuppgifterna kan även omfatta undervisning och annat institutionsarbete, dock högst 20% av arbetstiden. Behörighetskrav En

sökande uppfyller de allmänna behörighetskraven till utbildning på forskarnivå om personen: - har avlagt examen på avancerad nivå,

eller - har fullgjort kursfordringar om minst 240 högskolepoäng, varav minst 60 högskolepoäng på avancerad nivå, eller - på något

annat sätt, i Sverige eller utomlands, har förvärvat i huvudsak motsvarande kunskaper. Särskilda krav För att kunna genomföra den

aktuella forskarutbildningen krävs även följande: - Masterexamen eller motsvarande inom maskinteknik, teknisk fysik, flygteknik,

energiteknik, tillämpad matematik, beräkningsvetenskap eller ett annat ämne som är relevant för projektet. - Goda kunskaper i

strömningsmekanik, CFD och turbulenta strömmar samt relevanta kunskaper i värmeöverföring. - Ett omfattande forskningsprojekt

eller examensarbete inom CFD, turbulens, värmeöverföring eller ett närliggande område. - Dokumenterad förmåga att självständigt

sätta upp, genomföra, felsöka, validera och analysera numeriska simuleringar. Förmågan ska styrkas genom forskningserfarenhet och

inte enbart genom kursarbete. - Erfarenhet av vetenskaplig programmering i ett relevant språk, till exempel C/C++, Fortran och

Python eller Matlab. - Praktisk erfarenhet av att köra beräkningssimuleringar på HPC-system. - Förmåga att planera och genomföra

forskningsuppgifter med begränsad löpande handledning, kritiskt analysera resultat och tydligt kommunicera slutsatser. - Mycket

goda kunskaper i engelska, både i tal och skrift. Meriterande kvalifikationer Följande kvalifikationer är meriterande för den

aktuella forskarutbildningen: - Erfarenhet av DNS eller LES, väggbegränsad turbulens, turbulent värmeöverföring, ytråhet eller

konvektiv värmeöverföring. - Erfarenhet av CFD eller ett ramverk för högupplösta simuleringar, till exempel OpenFOAM, CaNS, nekRS

eller motsvarande forskningskod. - Erfarenhet av parallellberäkningar eller GPU-accelererade vetenskapliga beräkningar. -

Kunskaper i RANS, väggmodellering eller termisk turbulensmodellering. - Forskningserfarenhet utöver masterexamensarbetet, till

exempel som forskningsassistent eller forskningsingenjör. - Erfarenhet av att presentera eller publicera forskningsresultat eller

av att samarbeta med industrin. Du behöver inte ha erfarenhet av alla program som används i projektet. Däremot ska du ha visat att

du självständigt kan bedriva beräkningsforskning med ett jämförbart ramverk för CFD eller vetenskapliga beräkningar. Du förväntas

kunna bidra från ett tidigt skede med stöd av tidigare erfarenhet av numeriska simuleringar och HPC.

Vi erbjuder

Lunds universitet

är en statlig myndighet. Som anställd får du särskilda förmåner, generös semester och fördelaktiga tjänstepensionsvillkor. Läs mer

om att arbeta på Lunds universitet. Anställningsvillkor Anställningen är en tidsbegränsad heltidsanställning med start så snart

som möjligt. Forskarutbildningen vid LTH omfattar fyra års heltidsstudier. Om du har undervisning eller andra arbetsuppgifter vid

institutionen förlängs anställningen i motsvarande omfattning. Doktorandanställningar regleras i högskoleförordningen (1993:100),

5 kap. 1–7 §§. Läs mer om att vara anställd som doktorand på Lunds universitet. Övrigt Doktoranden förväntas ha regelbunden

kontakt med projektets akademiska partner och industripartner. Tjänsten kan därför omfatta besök hos partnerorganisationer och

deltagande i projektmöten, workshoppar och konferenser i Sverige och utomlands. Ansökan Ansökan ska vara skriven på engelska och

innehålla: - CV och personligt brev där du beskriver varför du söker forskarutbildningen och det aktuella forskningsprojektet samt

hur din utbildningsbakgrund, forskningserfarenhet och dina intressen anknyter till CFD, turbulens och värmeöverföring. - Kopior av

utfärdade studieintyg och/eller examensbevis. Handlingarna ska styrka att du uppfyller de allmänna och särskilda behörighetskraven

till forskarutbildningen och har de ämneskunskaper som krävs för doktorandprojektet. - Studieutdrag med genomförda kurser och

betyg. - En kopia av masterexamensarbetet eller, om arbetet inte är färdigt, en sammanfattning av det pågående arbetet och

beräknat datum för färdigställande. - Övriga handlingar som du vill åberopa, till exempel vetenskapliga publikationer, tekniska

rapporter, konferensbidrag, rekommendationsbrev eller annat material som visar relevant forskningserfarenhet. - Kontaktuppgifter

till minst två referenspersoner som kan kontaktas under rekryteringsprocessen. Välkommen med din ansökan.