Background: Autonomous underwater vehicles (AUVs) have showed their importance in the marine sector as they successfully conducted tasks in exploration and survey with greater efficiency and reduction in cost and increase in human safety. This due to the ability to perform missions without the need of human interaction or presence. Continued AUV development is essential to enable the execution of new tasks. Computational fluid dynamics (CFD) offers investigation of hydrodynamic performance which can be used in AUV development but it generates challenges.

Objectives: This thesis aims to create a method for efficient implementation of CFD in the AUV design process. The method aims to generate decision support for AUV design, thereby promoting advancements in development and improve AUV performance.

Methods: The participatory action research methodology is applied to conduct the thesis work on real-life AUV design. An approach is structured to identify and adapt components to build a framework for simulations and validation. Review of related works and elicitation methods, such as interview and a site visit, are used along with implementation to a test case, enabling evaluation of the proposed framework.

Results: The results present findings that enable the development of the framework which consists of four simulation techniques and validation through a log data analysis, followed by the results generated by applying the proposed framework to the test case. The framework applied to the test case evaluates a design change based on generating five different hydrodynamic components through CFD, where comparative design evaluation is used to create decision support. Log data analysis of conducted speed trials are used to validate the CFD through comparing data before and after the design change which reveals benefits and drawbacks of using the new design. The proposed framework finds that the new design reduces the use of vertical thrusters to correct the pitch angle while increasing the resistance.

Conclusions: The proposed framework can efficiently be implemented to the design process and generate some decision support for AUV design. Further development is needed to reduce uncertainty and increase accuracy. The support generated by the framework gives designers insight into the expected performance of the design, helping them decide whether further development is necessary or if the design is ready for manufacturing and testing.

 Bakgrund: Autonoma undervattensfarkoster (AUV:er) har visat sin betydelse inom den marina sektorn genom att framgångsrikt uföra uppgifter inom undervattensutforskning och kartläggning. Detta med högre effektivitet, lägre kostnader och ökad personsäkerhet genom att autonomt genomföra uppdrag utan mänsklig interaktion eller närvaro. Fortsatt utveckling av AUV:er är avgörande för att kunna genomföra nya uppgifter under ytan. Beräkningsströmningsdynamik (CFD) erbjuder möjligheten att undersöka hydrodynamiska egenskaper vilket kan användas i AUV-utveckling. Detta medför dock flera utmaningar.

Syfte: Detta examensarbete syftar till att skapa en metod för effektiv implementering av CFD i designproccessen för AUV:er. Denna metod har i syfte att skapa beslutsunderlag för designval. En sådan metod skulle dels främja utvecklingen för AUV-design, men också prestandan för individuella AUV:er.

Metod: En "participatory action research"-ansats tillämpas för att kunna genomföra arbetet på ett verkligt AUV-designprojekt. En struktur tas fram för att identifiera och anpassa komponenter till att bygga ett ramverk för simuleringar och validering. En litteraturstudie tillsammans med eliciteringsmetoder används i kombination med ett test-fall. Test-fallet möjliggör utvärdering av ramverket.

Resultat: Resultatet presenterar fynd som möjliggör utvecklingen av ramverket, vilket består av fyra simuleringstekniker och validering genom analys av loggdata, följt av de resultat som genereras genom att tillämpa det föreslagna ramverket på testfallet. Testfallet utvärderar en designförändring genom att generera fem olika hydrodynamiska koefficienter med hjälp av CFD, där jämförande designutvärdering används för att skapa beslutsstöd. Loggdataanalys från genomförda tester används för att validera CFD genom att jämföra data före och efter designförändringen, vilket visar på fördelar och nackdelar med den nya designen. Det förseslagna ramverket visar att den nya designen minskar användningen av vertikala thrustrar för att korrigera pitch-vinkeln, samtidigt som den nya designen ökar motståndet.

Slutsatser Det förslagna ramverket kan effektivt implementeras i designprocessen för AUV:er och generera en viss mån av beslutsunderlag. Det finns dock behov av vidare utveckling för att minska osäkerheterna och öka noggrannheten. Det stöd som ramverket generar kan ge konstruktörer insikter i den förväntade prestandan för designen, vilket skapar underlag för beslutsfattning kring vidare utveckling eller om designen är redo för tillverkning och testning.