University of Oulu

Development of methods in engine design process

Saved in:
Author: Frondelius, Tero1,2
Organizations: 1University of Oulu Graduate School
2University of Oulu, Faculty of Technology, Mechanical Engineering
Format: ebook
Version: published version
Access: open
Online Access: PDF Full Text (PDF, 4.6 MB)
Persistent link: http://urn.fi/urn:isbn:9789526225814
Language: English
Published: Oulu : University of Oulu, 2020
Publish Date: 2020-05-26
Thesis type: Doctoral Dissertation
Defence Note: Academic dissertation to be presented with the assent of the Doctoral Training Committee of Technology and Natural Sciences of the University of Oulu for public defence in the OP auditorium (L10), Linnanmaa, on 5 June 2020, at 12 noon
Tutor: Professor Mauri Haataja
Reviewer: Associate Professor Herwig Mayer
Assistant Professor Tatiana Minav
Opponent: Associate Professor Herwig Mayer
Professor Giovanni Meneghetti
Description:

Abstract

This thesis promotes simulation-driven design process. It means, in practice, a fact-based methodology, where the project core team makes the design process decisions based on the simulated facts instead of gut feelings. At the same time, this thesis will, hopefully, work as introductory material for new employees, and parts of it work as teaching material in machine design courses. This thesis builds on knowledge gained from the practical work experience during the past twelve years while working in the Wärtsilä R&D and Engineering organization. All the method development exists because there has been a need for it. The results presented in this thesis are valuable to Wärtsilä, who has been the early adopter of the simulation-driven design process. In Wärtsilä’s engine development projects the new presented methodology is in use. Wärtsilä-31 product was the first using the new methodology, and the results speak for itself, it is the most efficient 4-stroke engine in the world. Rest of the Finnish industry will benefit from the results as well. All of these new findings will eventually merge into the machine design teaching in the University of Oulu. Thus, the next generation designers will have the new set of tools when they enter the job market.

see all

Tiivistelmä

Tässä väitöskirjassa esitellään simulointivetoista tuotekehitystä. Käytännössä se tarkoittaa, että projektin ydinryhmä tekee päätökset simulointituloksien perusteella vakiintuneiden käytäntöjen sijaan. Kuvaillut menetelmät perustuvat kahdentoista vuoden työkokemukseen Wärtsilän moottorien tuotekehitysosastolla. Väitöskirjan tulokset ovat arvokkaita Wärtsilälle, joka on jo varhain ymmärtänyt simulointivetoisen tuotekehityksen edut. Kaikki esitellyt menetelmät on kehitetty todelliseen tarpeeseen, ja ne ovat käytössä Wärtsilän uusien moottorien tuotekehitysprojekteissa. Wärtsilä 31 -moottori oli ensimmäinen tuote, jonka kehityksessä näitä uusia menetelmiä käytettiin, ja tuloksena syntyi maailman parhaalla hyötysuhteella varustettu moottori. Wärtsilä tulee käyttämään tätä väitöskirjaa uusien työntekijöiden perehdyttämismateriaalina, mutta myös muulla suomalaisella teollisuudella on mahdollisuus hyötyä sen tuloksista. Toivon mukaan väitöskirjassa esitellyt uuden menetelmät päätyvät ammattikorkeakoulujen ja yliopistojen koneesuunnittelun opetukseen ja antavat seuraavan sukupolven koneensuunnittelijoiden käyttöön nykyaikaiset työkalut, kun he astuvat työmaailmaan.

see all

Osajulkaisut / Original papers

Osajulkaisut eivät sisälly väitöskirjan elektroniseen versioon / Original papers are not included in the electronic version of the dissertation.

  1. Frondelius, T., Halla-aho, P. & Mäntylä, A. (2016). Crankshaft development with virtual engine modelling. In: CIMAC Congress Helsinki.

  2. Könnö, J., Frondelius, T., Resch, T. & Santos-Descalzo, M. J. (2016). Simulation based grid compliance. In: CIMAC Congress Helsinki.

  3. Frondelius, T., & Aho, J. (2017). JuliaFEM - open source solver for both industrial and academia usage. Rakenteiden Mekaniikka, 50(3), 229–233. https://doi.org/10.23998/rm.64224

  4. Könnö, J., Tienhaara, H., & Frondelius, T. (2017). Wärtsilä Digital Design Platform. Rakenteiden Mekaniikka, 50(3), 234–238. https://doi.org/10.23998/rm.64621

  5. Frondelius, T., Tienhaara, H., & Haataja, M. (2018). History of structural analysis & dynamics of Wärtsilä medium speed engines. Rakenteiden Mekaniikka, 51(2), 1–31. https://doi.org/10.23998/rm.69735

    Rinnakkaistallennettu versio / Self-archived version

  6. Frondelius, T., Mäntylä, A., Vaara, J., Könnö, J., Andersson, T., Lindroos, M., … Laukkanen, A. (2018). Micromechanical modeling of the role of inclusions in high cycle fatigue damage initiation and short crack growth. In: CAASE18 The Conference on Advancing Analysis & Simulation in Engineering. Nafems.

    Rinnakkaistallennettu versio / Self-archived version

  7. Frondelius, T., Tienhaara, H., Kömi, J., & Haataja, M. (2018). Simulation-Driven Development of Combustion Engines: Theory and Examples. SAE Technical Paper Series. Automotive Technical Papers. https://doi.org/10.4271/2018-01-5050

    Rinnakkaistallennettu versio / Self-archived version

see all

Series: Acta Universitatis Ouluensis. C, Technica
ISSN: 0355-3213
ISSN-E: 1796-2226
ISSN-L: 0355-3213
ISBN: 978-952-62-2581-4
ISBN Print: 978-952-62-2580-7
Issue: 744
Type of Publication: G5 Doctoral dissertation (articles)
Field of Science: 214 Mechanical engineering
Subjects:
Copyright information: © University of Oulu, 2020. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited.