Examensarbete

Är du intresserad av åskoväder, blixtar och deras koppling till klimat och högenergistrålning? Vi erbjuder flera examensarbeten inom atmosfärisk elektricitet vid avdelningen för elektricitetslära, Institutionen för elektroteknik.

Examensarbetena kombinerar fysik, elektroteknik, klimatvetenskap och dataanalys, och ger möjlighet att arbeta med både observationer, experimentella data och modellering.

Ämne 1: Blixtar, extremväder och klimat

Åskoväder förekommer miljontals gånger varje år världen över och är ofta kopplade till extremväder såsom kraftig nederbörd, hagel, starka vindar och ibland tornados. Dessa fenomen orsakar betydande skador på samhälle, infrastruktur och miljö, och förväntas bli både vanligare och mer intensiva i takt med klimatförändringarna.

I detta examensarbete studeras sambanden mellan blixtaktivitet, åskoväder och klimat. Fokus kan ligga på:

• hur blixtar hänger ihop med extrem nederbörd och översvämningar
• hur blixtar påverkar atmosfärens kemiska sammansättning
• hur ett varmare klimat kan förändra åsk- och blixtmönster, särskilt i Norden och Arktis

Projektet kan anpassas efter studentens bakgrund och intresse, med inslag av dataanalys, statistik och modellering.

Ämne 2: Blixtar och högenergistrålning

Blixtar är inte bara ljusfenomen – de kan också producera mycket energirikare strålning, såsom röntgen- och gammastrålning. Under de senaste decennierna har forskare upptäckt att elektroner i åskmoln kan accelereras till extremt höga energier.

Detta examensarbete fokuserar på:

• hur och var röntgenstrålning uppstår i samband med blixtar
• starka elektriska fält i blixtens urladdningsprocess
• experimentella och observerade samband mellan blixtar och högenergistrålning

Projektet är särskilt lämpligt för studenter med intresse för fysik, elektromagnetism och experimentell dataanalys.

Praktisk information

Start: Så snart som möjligt, enligt överenskommelse
Omfattning: 30 hp (6 månader)

Bakgrund

Teknisk fysik, elektroteknik eller datavetenskap.
Kunskaper i MATLAB, statistik samt bild- och videoanalys är meriterande men inte ett krav.

Kontakt

Vill du veta mer eller diskutera möjliga upplägg?
Kontakta:
Mahbubur Rahman
Mahbubur.Rahman@angstrom.uu.se

Vid avdelningen för elektricitetslära på Institutionen för elektroteknik har vi kontinuerligt examensarbeten, både 15 och 30 hp, för ingenjörer i första hand. Lämplig utbildning är E, F, Y, ES, D, Q, Z, T, M, eller motsvarande. De olika ämnesområdena och deras kontaktpersoner är:

• Vattenkraft – Urban Lundin
• Vindkraft – Hans Bernhoff
• Vågkraft – Rafael Waters
• Strömkraft – Karin Thomas
• Elektromobilitet - Valeria Castellucci
• Elkraft och högspänning – Christer Törnkvist
• Elektriska urladdningar, blixtar och åskskydd - Mahbubur Rahman
• Diamantelektronik – Jan Isberg
• Energilager – Hans Bernhoff
• Ekologi – Jan Sundberg
• Geotermisk energi - Urban Lundin
• Cybersäkerhet för elkraftsystem - Göran Ericsson och Engla Rencelj Ling

Kontakta personerna ovan för en diskussion om aktuella examensarbeten. Förbered dig genom att fundera igenom vad du helst vill göra, till exempel teoretiska beräkningar, experiment, simuleringar eller ritningar, samt när du har tänkt genomföra ditt examensarbete. Vår framförhållning är i allmänhet ungefär ett halvår så det är bra att vara ute i god tid. Har du egna idéer är vi öppna för förslag och diskussion.

Examensarbetena innehåller alla eller delar av följande moment:

• Litteraturstudie inom relevant område
• Utformning av modell (för konstruktion eller simulering)
• Simulering av modeller
• Utvärdering av simuleringar
• Byggnation av experimentuppställning
• Experiment
• Utvärdering av experiment
• Slutsatser och iakttagelser
• Rapport

En beskrivning av ämnesområdena finner du under fliken ”Forskningsprojekt” och under ”Publikationer” kan du se titlar på redan genomförda examensarbeten. Ett examensarbete ska innehålla följande moment: litteraturstudie, experiment eller annat utförande, sammanställning av resultat, rapportskrivning och att komma fram till en slutsats. Materialet ska dokumenteras i en rapport samt rapporteras muntligt i en presentation.

Ett par typexempel följer här (dessa är inga konkreta exjobb, men kan hjälpa dig att hitta rätt). Större projekt kan delas upp på flera examensarbeten.

Typexempel 1:
Ett designprojekt som syftar till att optimera en generatordesign med avseende på elektriska, mekaniska och termiska parametrar. I examensarbetet ingår litteraturstudier, CAD-ritning samt generatorsimuleringar. Designen ska innehålla såväl en generatordesign som en mekanisk design för generatorns montage eller inneslutning. Här söker vi en praktisk student, gärna med vana av ritningar.

Typexempel 2:
Beräkning av strömningar i vatten kring turbinblad och andra strukturer. Då många av avdelningens projekt avser energiutvinning ur vatten i rörelse kommer det bli aktuellt med beräkningar och simuleringar av hydrodynamisk karaktär. Arbetet innehåller då en instuderingsdel samt beräkningar och simuleringar i Matlab eller liknande. En matematikintresserad student sökes.

Typexempel 3:
Programmering av motor för styrning av en prototypgenerator. Inom de olika projekten byggs prototyper (jfr. typexempel 1) och för att dessa ska kunna styras krävs en motor med en styrenhet. Examensarbetet omfattar problemformulering, lösning och implementering. Datainsamling sker troligen med samma styrenhet (dator) som styrningen för att möjliggöra återkoppling av signaler. Viss reglerteknik är bra och uppgiften delas troligen på två examensarbeten.

Typexempel 4:
Alla typer av förnybar elektricitetsgenerering måste vara ekologisk. Därför kan det även tänkas vara möjligt för en miljöintresserad student att ha en sådan aspekt på sitt examensarbete, till exempel genom att granska påväxt och hur den kan inverka på turbiner och generatorer.

Ämnesområden, exempel:
Teknik\Elektroteknik
Teknik\Teknisk fysik
Teknik\Väg- och vattenbyggnad
Teknik\Energisystem

Inom forskningsgruppen för Joniska och optoelektroniska sensorer (FTE-IONS) vid avdelningen för fasta tillståndets elektronik på Institutionen för elektroteknik har vi flera masterprojekt (på engelska):

1. Multiplexed electrokinetic sensor for surface protein profiling of EVs
2. Single vesicle protein profiling
3. Electrokinetic chip and fluidic integration
4. Microfluidic mixer for electrokinetic sensor
5. AFM and Electron microscopy for size-based EV profiling

För mer detaljer, vänligen kontakta Apurba.dev@angstrom.uu.se (engelska).

Läs mer om vår forskning

Vi erbjuder följande exjobbsämnen inom området mikrovågor inom medicinteknik. Exjobbsprojektet görs på engelska och görs inom forskargruppen "MMG" vid avdelningen för fasta tillståendets elektronik (intitutionen för elektroteknik).

Har du frågor är du mycket välkommen att kontakta: robin.augustine@angstrom.uu.se

Läs mer om MMGs forskning

Endast på engelska.

One MSc thesis project available at the Division of Solid-State Electronics, Department of Electrical Engineering, The Ångström Laboratory

Understand electroosmotic flow in nanopore systems

Background

Electroosmotic flow (EOF) is a common phenomenon in nanofluidic systems, such as nanopore sensors, ion channels, and other ionic devices. It arises from the movement of ions attracted to surface charges at the electrolyte-solid interface. For example, as illustrated in Fig. 1a, when a surface carries a negative charge, it attracts cations from the electrolyte. Under an external electric field, these cations move and drag the surrounding water with them, creating what is known as EOF. In nanopores under different conditions, EOF can manifest in various patterns, such as vortices or reversed flow (Fig. 1b and 1c). EOF is a critical electrohydrodynamic process that affects ion transport and molecule translocation through nanopores or nanochannels, and consequently influences the performance of these ionic devices, including nanopore single biomolecule sensors, concentration gradient power generators, and iontronic devices. Figure 1. (a) Origin of EOF; (b) EOF in a cylindrical nanopore; (c) EOF vortex in a truncated conical nanopore.

Figure 1. (a) Origin of EOF; (b) EOF in a cylindrical nanopore; (c) EOF vortex in a truncated conical nanopore jpg, 85 kB.

Task

In this project, we will investigate electroosmotic flow (EOF) in nanopore systems primarily through COMSOL simulations and theoretical modeling. Unlike EOF in infinitely long tubes, the finite length of a nanopore can significantly alter the EOF distribution due to boundary conditions. We will theoretically describe the EOF distribution within a nanopore under various boundary conditions and verify these models through simulations.

Plan

We will implement this project in three major steps:

1. Understand the mechanism of EOF and traditional EOF models.
2. Establish numerical simulation platform of EOF in nanopores based on COMSOL. Interpret the simulation results.
3. Develop theoretical models to describe the EOF distribution in a nanopore with different boundary conditions.

Goal

Through this project, the students will gain the knowledge of electrokinetics and electrohydrodynamics in nanopore systems, nanofluidics, and ionic devices based on nanopores. The students will also gain practical skills of theorical modelling and numerical simulation.

When: As soon as possible, upon mutual agreement.

Duration: 6 months

Your background:Physics, engineering physics, physical chemistry, chemical engineering, electronics, electrical engineering

Supervisor: Dr. Chenyu Wen (chenyu.wen@angstrom.uu.se)

Endast på engelska.

Two MSc thesis projects available at the Division of Solid-State Electronics, Department of Electrical Engineering, The Ångström Laboratory

Silicon neurons and synapses: Electronic circuit design, simulation, and realization

Background

Neuromorphic computing is an innovative field that aims to replicate the architecture and functionality of the human brain using electronic systems. Unlike the traditional von Neumann architecture that relies on binary logic and sequential processing, neuromorphic systems emulate the brain’s neural networks by using electrical spikes to transmit information. This approach allows for parallel processing and more efficient data analysis (Fig. 1a). Neuromorphic computing holds the potential to perform complex tasks, particularly those requiring real-time processing and learning capabilities. It could revolutionize areas such as artificial intelligence, robotics, and sensory processing by offering more efficient computing with lower energy consumption. A key method for realizing neuromorphic systems involves artificial neurons based on electronic circuits and corresponding components, as illustrated in Fig. 1b and 1c for two typical examples of artificial neurons and synapses implemented through electronic circuits. Figure 1. (a) spike signal generation and transmission between neurons and a simple neuron network structure; An example of artificial (b) neuron and (c) synapse realized by electronic circuits.

Figure 1. (a) spike signal generation and transmission between neurons and a simple neuron network structure; An example of artificial (b) neuron and (c) synapse realized by electronic circuits jpg, 65 kB.

Task

In this project, we will design and build artificial silicon neurons and synapses using electronic components such as transistors, resistors, and capacitors. We will develop various neuron and synapse circuits, analyze their properties, simulate their behaviors, and ultimately realize them in physical form.

Plan

The development of silicon neuromorphic circuits will be divided into three main stages:

1. Initial Development: We will begin with a simple version of silicon neurons and synapses. Through circuit simulation and construction, we will gain a thorough understanding of the circuits by identifying core components, supportive elements, and the parameters that influence their performance.
2. Module Enhancement: Next, we will enhance the modules by adding functions that emulate more detailed behaviors of neurons and synapses, such as adaptation and short-term plasticity. We will also design sensory neurons capable of responding to optical, acoustic, and thermal stimuli.
3. System Integration: Finally, we will design small-scale neuromorphic circuits by interconnecting the neuron and synapse modules to achieve simple system functions, such as classification. These circuits will be physically realized using PCBs, and we will demonstrate their functionality.

Goals

Our goal is to develop 2-3 different silicon neurons and synapses using electronic devices and integrate them into small-scale neuromorphic circuits for simple functions. Through this project, you will gain knowledge of the working principles of neuromorphic systems, silicon neuron and synapse circuits, analog circuit design, signal processing, and system dynamics. Additionally, you will develop practical skills in circuit design and debugging, circuit simulation, PCB design, and the characterization of electronic devices and circuits.

When: As soon as possible, upon mutual agreement.

Duration: 6 months

Your background: Engineering physics, electrical engineering, computer science. Experience in circuit and system design, FPGA/MCU development is a merit.

Supervisor: Dr. Chenyu Wen (chenyu.wen@angstrom.uu.se)

Explore the Future of Autonomous Flight: Drone Swarm Coordination with Real-World Experiments (master's thesis)

Description

In this project, we consider a team of drones working together like a flock of birds—searching for missing people, monitoring forests, inspecting bridges, or surveying farmland—all without human intervention. In particular, we dive into the world of drone swarms, where multiple autonomous drones collaborate to complete complex tasks in dynamic and unpredictable environments. You will explore how to make these swarms intelligent, adaptable, and efficient by contributing to one or more of the following areas, depending on your background: designing decentralized control or signal processing algorithms, developing inter-agent communication or sensing protocols, and implementing robust coordination strategies.

Unlike purely theoretical work, this project emphasizes hands-on experimentation with real drones, giving you the opportunity to test your ideas in both indoor and outdoor settings. You'll work with cutting-edge platforms and tools such as ROS, PX4, and motion capture systems to bring your algorithms to life. The goal is to enable collaborative behaviors like formation flying, area coverage, and target tracking, while ensuring each drone can safely avoid collisions with obstacles and other drones.

Through this project, you'll gain valuable experience at the intersection of robotics, AI, control theory, and embedded systems, preparing you for careers in research, industry, or entrepreneurship. If you're passionate about autonomous systems and want to contribute to technologies that can make a real-world impact, this is your chance to be part of the future of intelligent robotics.

Background

We will offer multiple thesis focusing on different aspects of drone swarms. Background information about a few examples of aspects we would like to focus can be found here:

- Darbari et al, “Dynamic Motion Planning for Aerial Surveillance on a Fixed-Wing UAV“, IEEE International Conference on Unmanned Aircraft Systems, 2017.

- Lamberti et al, “A Sim-to-Real Deep Learning-Based Framework for Autonomous Nano-Drone Racing”, IEEE Robotics and Automation Letters, 2024.

- Loianno et al, “Estimation, Control, and Planning for Aggressive Flight With a Small Quadrotor With a Single Camera and IMU”, IEEE Robotics and Automation Letters, 2017.

Prerequisites

Applicants should demonstrate a strong academic and/or professional background, with solid expertise in at least one of the following areas: Automatic control, Signal processing, Programming (Matlab/Python/C++), Embedded systems (ROS), Experience with UAV platforms, Machine Learning, Communication systems

Supervisors

Christos Verginis –email: christos.verginis@angstrom.uu.se

Ayca Özcelikkale – email : ayca.ozcelikkale@angstrom.uu.se

Roland Hostettler – email: roland.hostettler@angstrom.uu.se

Please submit your interest by sending to the emails above: 1) a short letter describing yourself, why you are applying for the position, and relevant experience, 2) your CV, 3) a certificate of registration and a transcript of records.

Thesis project in Robot motion planning (Robotrörelseplanering), 30 credits

Description

This project considers the motion-planning problem of single- or multi-robot systems. Motion planning is one of the most important problems in robotic systems. It consists of navigating a robot (or a multi-robot) safely from a start to a goal position while avoiding collisions with obstacles (and/or between each other in a multi-robot team). Significant challenges consist of potential uncertainty in the dynamic motion model of the robot(s) and local minima configurations – where conflicting objectives of navigating to the goal and avoiding obstacles renders the robot immobile. Furthermore, when multi-robot systems are concerned, it is of high importance to develop decentralized control and decision-making algorithms in order to guarantee scalability to large robot teams. Decentralized operation implies that each robot determines its own control action by communicating with the rest of the robots, without relying on a central control unit. This could further impose connectivity-maintenance specifications.

This project will investigate safety-constrained planning and control algorithms for single- or multi-robot systems. The central concept lies in the integration of planning methods with adaptive-control techniques that accommodate dynamic uncertainty. While target navigation will be the primary objective, other tasks can be also considered (such as establishing a geometric formation for multiple robots). Extensive studies using computer simulations and possibly robot hardware are planned.

Related literature

• Pan et al, “Robust and safe task-driven planning and navigation for heterogeneous multi-robot teams with uncertain dynamics”, https://www.kavrakilab.org/publications/pan2024-iros.pdf
• Verginis et al, “Adaptive robot navigation with collision avoidance subject to 2nd-order dynamics“, https://arxiv.org/pdf/2005.12599

Prerequisites

Good knowledge of automatic control, mathematics (differential equations), and programming using Matlab/Python/C++. Motion planning methods will be useful.

Supervisor and contact

Contact and apply to supervisor Christos Verginis by e-mail: christos.verginis@angstrom.uu.se

Your application should contain an official transcript of study records with information on your programme, courses and grades.

Thesis project in Robust control of robotic manipulators (Robust styrning av robotmanipulatorer), 30 credits

Description

The rapid advancement of technology has led to the increasing development and use of intelligent robotic systems in industry but also everyday life. A major component of such systems is the ability to design control algorithms that make them successfully perform a task such as navigate to a point or track a time-varying trajectory. Nevertheless, successful control of robotic systems often entails difficulties due to a large variety of reasons. In particular, robots often evolve subject to uncertain nonlinear dynamics, such as the case of robotic manipulators. The complex articulated structure of such robots creates many nonlinearities in the system dynamics. Further, many parameters (geometric or dynamic) that cannot accurately identified could lead to large degrees of uncertainty in these dynamics. Nevertheless, satisfactory performance of robots requires their successful control regardless of such nonlinearities and uncertainties.

This project will investigate adaptive-control methodologies for controlling robotic manipulators. Adaptive control entails control algorithms that adapt in real-time to the underlying dynamic uncertainties, implicitly compensating for them. A key element that will be used is that of integrators, traditionally used in PID control in order to yield zero steady-state errors. The developed algorithms will be tested in simulation environments (MATLAB of Python) and in real experiments on a robotic manipulator.

Related literature

• Siciliano et al, ”Robotics: Modelling, Planning, and Control”, Chapters 1-3, 7, 8.
• Verginis, “Barrier Integral Control for Global Asymptotic Stabilization of Uncertain Nonlinear Systems under Smooth Feedback and Transient Constraints“, https://arxiv.org/pdf/2409.04767

Prerequisites

Good knowledge of automatic control (with a focus on nonlinear control), mathematics (differential equations), and programming using Matlab/Python/C++.

Supervisor and contact

Contact and apply to supervisor Christos Verginis by e-mail: christos.verginis@angstrom.uu.se

Your application should contain an official transcript of study records with information on your programme, courses and grades.

Thesis project in Constrained control of mobile robots (Begränsad styrning av mobile robotar), 30 credits

Description

The rapid advancement of technology has led to the increasing development and use of intelligent robotic systems in industry but also everyday life. Mobile robots (ground/aerial) constitute a large part of robotic systems and are widely used for a large variety of applications. A major component of such systems is the ability to design control algorithms that make them successfully perform a task such as navigate to a point or track a time-varying trajectory. Nevertheless, many of these robots evolve subject to different constraints, such as non-holonomic constraints (inability for lateral motion), underactuation (fewer states than control inputs), or Ackermann-steering kinematics. These constraints often make the control-design procedure tedious and cumbersome.

This project will investigate control algorithms for tracking and regulation by mobile robots while handling the aforementioned constraints, which will be primarily done using nonlinear control methodologies. The developed algorithms will be tested in simulation environments (MATLAB of Python) and in real experiments on a ground vehicle.

Related literature

• Khalil, ”Nonlinear Systems”, Chapters 4, 12, 13.
• Franch et al, “Control and trajectory generation of an Ackerman vehicle by dynamic linearization“, https://ieeexplore.ieee.org/document/7075182/

Prerequisites

Good knowledge of automatic control (with a focus on nonlinear control), mathematics (differential equations), and programming using Matlab/Python/C++.

Supervisor and contact

Contact and apply to supervisor Christos Verginis by e-mail: christos.verginis@angstrom.uu.se

Your application should contain an official transcript of study records with information on your programme, courses and grades.

Vid avdelningen för fasta tillståndets elektronik söker vi studenter till masterarbeten inom tunnfilmsteknik och elektronik. Exjobbsprojektet görs på engelska och har du frågor är du alltid välkommen att höra av dig till Tomas Kubart: tomas.kubart@angstrom.uu.se

Läs mer om oss och vår forskning på vår hemsida

Underwater communication for wave power parks (endast på engelska)

Project description
Due to a large potential of ocean waves [1], wave energy has a potential to contribute to a future renewable electricity production. Many researchers and engineers across the globe are striving to find an efficient way to convert the energy of waves to a useful electric energy. At the Division of Electricity of Uppsala University, wave power research started in 2002. The concept developed, studied and tested experimentally at Uppsala University consists of a buoy resting of the sea water surface and connected to the translator of a linear generator moored on the seafloor.

In the experimental setup it is often required a reliable communication between the measurement system installed on the buoy with the measurement system placed next to the generator. Since the direct communication through the wire is not possible due to complex motion of the buoy and the risk of a quick rupture and damage of the communication cable and due to the hostile saline environment the radio communication underwater is not possible, a new communication system should be suggested and tested. The new communication system will be based on sonar principles using piezoelectric transducers similar to that in submarine communication [2].

Goal
The goal with the master thesis project is to develop, build and test system for underwater multi nodal communication between buoy and generator: for the data transmission above / below the sea water and synchronization of digital clocks of both measurement systems of the buoy and generator.

References

[1] T. W. Thorpe, “An overview of wave energy technologies: status, performance and costs - moving towards commercial viability,” IMECHE Seminar, London, UK, no. 30 November, pp. 1–16, 1999.
[2] Ali, Mohammad & Jayakody, Dushantha Nalin & Perera, Tharindu & Sharma, Abhishek & Srinivasan, Kathiravan & Krikidis, Ioannis. (2019). Underwater Communications: Recent Advances.

Supervisors and contact:

Robin Augustine (Robin.Augustine@angstrom.uu.se)

Irina Temiz (Irina.Temiz@angstrom.uu.se)

Vindkraftsystem för Katastrofhjälp: Elektrisk Kontroll och Effektstyrning för ett Nytt Hyperlätt Koncept (30 hp)

Sammanfattning

Detta examensarbete fokuserar på undersökning och utveckling av ett nytt mobilt vindkraftsystem designat för katastrofhjälpsscenarier. Projektet betonar det elektriska kontrollsystemet och effektstyrningsstrategier för en ny hyperlätt vindturbin-koncept som kan mobiliseras autonomt.

Omfattning

Arbeta med en ny hyperlätt, portabelt vindturbin-system optimerat för snabb utsändning i katastrofdrabbade områden.

Mål

1. Elektriskt Kontrollsystem: Utveckla ett avancerat kontrollsystem för att säkerställa effektiv och stabil drift under varierande vindförhållanden.
2. Effektstyrning: Studera och utveckla robusta effektstyrningstekniker, inklusive lokal energilagring, för att säkerställa en pålitlig strömförsörjning för kritiska applikationer.
3. Prestandautvärdering: Genomföra utvärdering och eventuellt testa ett verkligt system för att validera systemets prestanda, effektivitet och tillförlitlighet i verkliga katastrofscenarier.

Metodologi

• Litteraturöversikt: Genomföra en omfattande översikt av befintliga mobila vindkraftsystem och deras tillämpningar inom katastrofhjälp.
• Systemdesign: Använda CAD-programvara för att designa det elektriska systemet för den hyperlätta vindturbinen.
• Utveckling av Kontrollsystem: Utveckla och simulera det elektriska kontrollsystemet med hjälp av MATLAB.
• Prototypkonstruktion: Bygga/montera en fungerande prototyp för kontroll/effektstyrning för vindturbinsystemet.
• Analys: Simulera och eventuellt utföra fälttester för att utvärdera systemets prestanda och göra nödvändiga justeringar.

Förväntade Resultat

• Koncept för det elektriska systemet för ett fullt fungerande mobilt hyperlätt vindkraftsystem.
• Studie av effektiva elektriska kontrollsystem anpassade för katastrofhjälpsapplikationer.
• Omfattande dokumentation av design-, utvecklings- och testprocesserna.

Betydelse

Detta projekt syftar till att bidra till hållbara katastrofhjälpsinsatser genom att tillhandahålla en pålitlig, förnybar energikälla. Det innovativa hyperlätta konceptet och de avancerade kontrollsystemen som utvecklas i detta arbete har potential att avsevärt förbättra effektiviteten och effektiviteten i katastrofinsatser.

Ansökan och kontakt

Kontakta Hans.Bernhoff@angstrom.uu.se för mer info eller sök direkt genom att skicka in CV + betygsutdrag.

Exjobb: Utveckling av en BEM-modell för aerodynamiken hos en CRAFT-turbin i MATLAB

Bakgrund

CRAFT-turbiner (Counter Rotating Axis Floating Tilted Turbine) är en innovativ typ av vindkraftverk för flytande offshore windkraft. För att optimera prestandan och effektiviteten hos dessa turbiner krävs noggranna simuleringar av deras aerodynamik. BEM teori (Blade Element Momentum) är en väl etablerad metod för att modellera aerodynamiken hos roterande blad, vilket gör den lämplig för att analysera CRAFT-turbiner.

Syfte

Syftet med detta exjobb är att utveckla en detaljerad BEM-modell för att simulera aerodynamiken hos en specifik CRAFT-turbin. Modellen ska implementeras i MATLAB, vilket möjliggör flexibilitet och anpassning till olika turbinkonfigurationer.

Arbetsuppgifter

• Litteraturstudie: Genomföra en omfattande litteraturstudie om BEM-teori, aerodynamik för vindturbiner och CRAFT-turbiners specifika egenskaper.
• Modellutveckling: Utveckla en detaljerad BEM-modell i MATLAB, inklusive följande komponenter:

• Bladelementgeometri
• Luftflödesberäkningar
• Kraftberäkningar
• Prestandaberäkningar: dvs krafter i: vertikalled (lyftkraft), vindriktningen (thrust) och sidokrafter; moment; och effekt
• Modellvalidering: Validera modellen genom att jämföra simuleringsresultat med experimentella data eller andra befintliga modeller.
• Parametrisk studie: Utföra en parametrisk studie för att undersöka hur olika parametrar (vindhastighet, bladvinkel, turbingeometri) påverkar turbinens prestanda.

Förväntade resultat

• En väl dokumenterad MATLAB-kod för BEM-simulering av CRAFT-turbiner.
• Detaljerade resultat av simuleringar, inklusive kraftkurvor, effektkurvor och andra relevanta parametrar.
• En förståelse för flödet runt turbinen beräknat med BEM-metoden.

Fördelar med projektet

• Relevans: Projektet är direkt kopplat till aktuell forskning inom förnybar energi och bidrar till utvecklingen av mer effektiva flytande vindkraftverk.
• Utveckling: Studenten får möjlighet att utveckla sina kunskaper inom modellering, simulering och optimering.
• Samarbete: Studenten kommer att samarbeta med erfarna forskare och ingenjörer inom området.

Möjliga fördjupningar

• Inkorporering av dynamiska effekter: Utvidga modellen för att inkludera dynamiska effekter som resonansfenomen (som blade-flutter) och torsionssvängningar på drivlinan.
• Koppling till andra simuleringsprogram: Koppla BEM-modellen till andra simuleringsprogram för att analysera hela kraftverkssystemet.

Ansökan och kontakt

Kontakta Hans.Bernhoff@angstrom.uu.se för mer info eller sök direkt genom att skicka in CV + betygsutdrag.

Examensarbete: Flytande Offshore Vindkraft

Vi söker 1 eller 2 studenter för examensarbete (30hp) eller 2 studenter (15hp) inom området flytande offshore vindkraft.

Bakgrund

Vid institutionen för Elektroteknik bedriver vi forskning om olika koncept för förnybar elproduktion, med fokus på elektriska maskiner och kraftelektronik. Vi söker nu engagerade studenter som vill delta i utvecklingen av ett innovativt projekt inom flytande offshore vindkraft.

Projektet

Målet med examensarbetet är att designa, simulera och utvärdera komponenter/delsystem i flytande offshore vindkraftsystem med fokus på effektoptimering och stabilitet. Arbetet kommer att innefatta följande delmoment:

1. Litteraturstudie och analys av teknik för flytande offshore vindkraftsystem.
2. Modellering och simulering, måtningar eller konstruktio av del/ delar i ett flytande offshore vindkraftsystem.
3. Analys av resulat, validering och viss optimering under olika driftsförhållanden.
4. Dokumentation och rapportering.

Din profil

Vi söker studenter som:

• Är motiverade och har ett stort intresse för förnybar energi och elkraftteknik.
• Har goda kunskaper i matematisk modellering, simulering och programmering.
• Har förmåga att arbeta självständigt och i team.
• Har god muntlig och skriftlig kommunikationsförmåga.

Erfarenhet av MATLAB/Simulink eller motsvarande programvara är meriterande.

Vi erbjuder

• En unik möjlighet att delta i ett spännande och utmanande forskningsprojekt inom ett aktuellt område.
• En stimulerande arbetsmiljö i en kreativ och engagerad forskningsgrupp.
• Tät handledning av erfarna forskare.
• Möjlighet att presentera ditt arbete på nationella och internationella konferenser.

Ansökan och kontakt

Kontakta Hans.Bernhoff@angstrom.uu.se för mer info eller sök direkt genom att skicka in CV + betygsutdrag.